數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)的協(xié)同——數(shù)網(wǎng)協(xié)同的重要保障

提到“數(shù)網(wǎng)協(xié)同”中的“網(wǎng)”，人們的第一反應(yīng)一定是“通信網(wǎng)絡(luò)”，但對(duì)于數(shù)據(jù)中心這樣涉及到多種學(xué)科的大型基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)說(shuō)，“網(wǎng)”的內(nèi)涵更加豐富。數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與電力保障息息相關(guān)，所以“數(shù)據(jù)中心”與“電力網(wǎng)絡(luò)”的協(xié)同發(fā)展也非常重要，將是“數(shù)網(wǎng)協(xié)同”的重要保障。

數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)的發(fā)展相輔相成。一方面，數(shù)據(jù)中心在需求側(cè)對(duì)電網(wǎng)具有調(diào)節(jié)潛力：多年來(lái)國(guó)家一直加強(qiáng)落實(shí)電力需求側(cè)管理工作，落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略，促進(jìn)電力資源的優(yōu)化合理分配，從而降低能源消費(fèi)和用電負(fù)荷。與其他需求側(cè)的資源相比，數(shù)據(jù)中心具備電力實(shí)時(shí)響應(yīng)、可轉(zhuǎn)移及調(diào)節(jié)能力，是一種龐大的需求響應(yīng)資源，在緩解電網(wǎng)阻塞、消納新能源等方面發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前，已有數(shù)百個(gè)數(shù)據(jù)中心參與緊急需求響應(yīng)成功避免整個(gè)北美的大面積停電的案例。另一方面，電網(wǎng)是維持?jǐn)?shù)據(jù)中心運(yùn)轉(zhuǎn)的最重要因素：數(shù)據(jù)中心是比較龐大的電力需求主體，所以在數(shù)據(jù)中心選址、布局時(shí)會(huì)充分考慮電網(wǎng)的分布。為了保障業(yè)務(wù)的可靠性，數(shù)據(jù)中心通常會(huì)設(shè)置冗余，在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)為數(shù)據(jù)中心規(guī)劃充足的電力資源。同時(shí)數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模也是業(yè)界重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，2018年全世界數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模為205TWh，占全世界耗電規(guī)模的1%；根據(jù)測(cè)算，2019年中國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模在700多億度，占全國(guó)耗電規(guī)模的近1%。

盡管數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)聯(lián)系緊密，但目前兩者的運(yùn)行和規(guī)劃基本是割裂的，主要存在著這樣一些問(wèn)題：

1.目前數(shù)據(jù)中心并未充分參與電網(wǎng)需求側(cè)的調(diào)度，數(shù)據(jù)中心的研究主要聚焦其自身能耗，而沒(méi)有將其作為一種需求響應(yīng)資源納入整體電網(wǎng)的大環(huán)境中。數(shù)據(jù)中心是有調(diào)節(jié)潛力的資源，若在電網(wǎng)規(guī)劃中充分考慮數(shù)據(jù)中心的調(diào)節(jié)作用，則會(huì)充分提高電能利用效率。

2.數(shù)據(jù)中心為了保障高可靠性而設(shè)置的高冗余配置對(duì)電網(wǎng)資源造成了一定的閑置。通常引入的兩路市電中，一路作為備用長(zhǎng)期閑置，而無(wú)法納入電網(wǎng)的規(guī)劃或者運(yùn)行工作中。電力部門(mén)被迫對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)者進(jìn)行一些硬性消費(fèi)指標(biāo)的約束來(lái)彌補(bǔ)這種浪費(fèi)，而數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)者出于對(duì)用戶(hù)方或者相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的考慮，對(duì)此也無(wú)能為力。

3.數(shù)據(jù)中心集群的概念正在逐步形成，很多地區(qū)呼吁通過(guò)發(fā)電廠的電力直送等形式來(lái)支撐數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，但是目前存在著規(guī)劃和實(shí)施層面的種種困難。

4.數(shù)據(jù)中心自身耗電量較大，同時(shí)為了保證業(yè)務(wù)的可靠性對(duì)電網(wǎng)的質(zhì)量要求較高，這對(duì)于電力資源稀缺或電網(wǎng)質(zhì)量不佳但又想發(fā)展數(shù)據(jù)中心的地區(qū)造成了一定的壓力。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，數(shù)據(jù)中心和電網(wǎng)之間會(huì)依靠“數(shù)網(wǎng)協(xié)同”來(lái)走向高質(zhì)量發(fā)展之路。

1.電網(wǎng)規(guī)劃中充分考慮數(shù)據(jù)中心的調(diào)節(jié)作用，設(shè)計(jì)適用于數(shù)據(jù)中心的模式。數(shù)據(jù)中心是一種龐大的需求響應(yīng)資源，應(yīng)深度研究其在緩解電網(wǎng)阻塞、消納新能源等方面的作用，使得“數(shù)據(jù)中心”與“電網(wǎng)”真正地協(xié)同發(fā)展起來(lái)。

2.針對(duì)數(shù)據(jù)中心的高冗余特性帶來(lái)的資源浪費(fèi)問(wèn)題，適當(dāng)探索電網(wǎng)與數(shù)據(jù)中心的新合作模式。2019年全國(guó)城市地區(qū)用戶(hù)平均停電時(shí)間4.50小時(shí)/戶(hù)，其中，上海、深圳、廈門(mén)的用戶(hù)平均停電時(shí)間低于1小時(shí)/戶(hù)，而2000年全國(guó)城市地區(qū)用戶(hù)平均停電時(shí)間為9.767小時(shí)/戶(hù)。以上數(shù)據(jù)反映電力供應(yīng)可靠性在不斷提升，當(dāng)前業(yè)內(nèi)也逐漸響起一路市電的呼聲，所以在一些電力條件優(yōu)質(zhì)的地方，數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)采取一些的新合作模式，解決高冗余配置帶來(lái)的資源閑置問(wèn)題。

3.可以考慮將發(fā)電廠的電力直送數(shù)據(jù)中心集群。作為穩(wěn)定且大量消耗電力的數(shù)據(jù)中心集群來(lái)說(shuō)，這種方式可以減輕電網(wǎng)的負(fù)載，也能降低一定的過(guò)網(wǎng)費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和電廠利益的最大化。

4.數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)研究、測(cè)試評(píng)估、節(jié)能改造等工作。通過(guò)應(yīng)用新技術(shù)、提高管理能力，不斷降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行PUE，從而提高數(shù)據(jù)中心的能效和綠色等級(jí)，持續(xù)促進(jìn)“數(shù)網(wǎng)協(xié)同”的健康發(fā)展。

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