數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能應(yīng)用需求技術(shù)報(bào)告2024

[編號(hào)ODCC-2024-0200A]開(kāi)放數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)委員會(huì)2024.09發(fā)布C2024-0200A版權(quán)聲明轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用ODCC成果中的文字或者觀點(diǎn)的，應(yīng)注明C2024-0200A編寫(xiě)組C2024-0200A 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5 5 6 6 7 7 9 13 14 14 16 17 19 20 20 21 22 22 24 25 25 26 27 28 28 28 29 30 30 31 32 32 32 33 33 33 35 37 37 37 37 37 38C2024-0200A分析，重點(diǎn)分析鋰電池儲(chǔ)能在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能應(yīng)用需求報(bào)告（一）背景在用數(shù)據(jù)中心用電量以每年16%-17%的速度增長(zhǎng)隨著AI技術(shù)的迅速發(fā)展，我們正面臨著日益增長(zhǎng)的電力需1C2024-0200A2C2024-0200A二、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析（一）儲(chǔ)能市場(chǎng)整體概況根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，長(zhǎng)69.5%。抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比67%，首次低于70%，相比2022年同期下降12.3個(gè)百分點(diǎn)。新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模91.3GW，根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2023年底，模達(dá)到34.5GW/74.5GWh，功率規(guī)模和能量規(guī)模同比增長(zhǎng)均超過(guò)150%。其中，鋰離子電池仍占絕對(duì)主導(dǎo)地位，其占比進(jìn)一步提高。同比增長(zhǎng)均超150%，三倍于2022年新增投運(yùn)規(guī)模水平，共有超過(guò)3（二）儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)（CAGR）為37.4%；預(yù)計(jì)2030年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到4C2024-0200A服務(wù)能力，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)、高效、安全的儲(chǔ)能系統(tǒng)5C2024-0200A三、數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能解決方案（一）數(shù)據(jù)中心鋰電儲(chǔ)能解決方案的構(gòu)成和技術(shù)難點(diǎn)6C2024-0200A）：（二）數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能解決方案的技術(shù)架構(gòu)7C2024-0200A高壓側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)通常以大型集中儲(chǔ)能高壓側(cè)10KV接入方案為①峰谷電價(jià)運(yùn)行控制策略，降低園區(qū)和數(shù)據(jù)中心用電大戶的用②集中式大型儲(chǔ)能接入方案，具備電網(wǎng)輔助服務(wù)的特點(diǎn)，滿足③系統(tǒng)利用能力互聯(lián)平臺(tái)，打造智能儲(chǔ)能系統(tǒng)，充分利用當(dāng)?shù)丌艽笮蛢?chǔ)能系統(tǒng)接入園區(qū)，可提升園區(qū)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可8C2024-0200A低壓側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)可分為園區(qū)級(jí)低壓直流母線儲(chǔ)能系統(tǒng)和微模塊低壓直流母線儲(chǔ)能系統(tǒng)通常以一個(gè)數(shù)據(jù)中心機(jī)房或一個(gè)集中供①I(mǎi)DC機(jī)房或一個(gè)單元供電拓?fù)浣M成一個(gè)系統(tǒng)，采用直流母線③IDC應(yīng)急電源部分直接采用高壓直流方案，在儲(chǔ)能直流母線9C2024-0200AUPS或者HVDC只需要做較小的改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)從純供電到儲(chǔ)能+供電的功能轉(zhuǎn)換。微模塊儲(chǔ)能系統(tǒng)的架構(gòu)如下：C2024-0200A①與傳統(tǒng)HVDC或UPS系統(tǒng)相比，微模塊儲(chǔ)能方案架構(gòu)沒(méi)有②微模塊的儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控管理單元與數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)進(jìn)③利用峰谷電價(jià)差異，對(duì)電池進(jìn)行儲(chǔ)能管理，既可以使電池成C2024-0200A（三）數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能解決方案的價(jià)值通過(guò)園區(qū)大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的接入，儲(chǔ)能系統(tǒng)具有大容量的儲(chǔ)能電池利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在峰谷差價(jià)的運(yùn)行策略，降低園區(qū)和數(shù)據(jù)中心用電儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，具備一定的電能治理作用，可以解決數(shù)據(jù)中心接入可再生能源，能抵消一定的碳排放指標(biāo)，有利于打電網(wǎng)中儲(chǔ)能環(huán)節(jié)可有效調(diào)控電力資源，很好地平衡在園區(qū)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，作為能量?jī)?chǔ)存和快速能源網(wǎng)絡(luò)，降低能源投資規(guī)模，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)C2024-0200A四、數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能應(yīng)用可行性分析（一）政策分析2024年政府工作報(bào)告中首次納入“新型儲(chǔ)能”。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，要C2024-0200A（二）效益分析C2024-0200A鋰電池使用壽命已經(jīng)達(dá)到10年甚至更高，而傳統(tǒng)鉛酸電池的使用壽命大約5年，因此使用5年之后基本需要更換電池。除壽命更長(zhǎng)工商業(yè)用電電費(fèi)的組成為電能量電費(fèi)+需量電費(fèi)+力調(diào)電費(fèi)+其他電費(fèi)。其中需量電費(fèi)與每月實(shí)際最大需量相關(guān)，最大需量為每月每月的需量電費(fèi)電價(jià)為48元/kW。如可以利用儲(chǔ)能，削除需量電費(fèi)C2024-0200A需求側(cè)響應(yīng)是指電力市場(chǎng)中用戶針對(duì)價(jià)格或者激勵(lì)機(jī)制的變化鋰離子電池循環(huán)壽命為3000-10000次，系統(tǒng)循環(huán)次數(shù)普遍為C2024-0200A凈收益=削峰填谷收益+備電收益+需量電費(fèi)收益+需求側(cè)響應(yīng)收0123456789C2024-0200A值，粗略估算儲(chǔ)能項(xiàng)目?jī)?nèi)部收益率IRR可達(dá)19%。影響項(xiàng)目收益率C2024-0200A（三）綠色低碳分析C2024-0200A五、數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)要求（一）安全性要求應(yīng)采用電機(jī)+驅(qū)動(dòng)部分整體防爆設(shè)計(jì)，配置IP66防護(hù)狀態(tài)下打開(kāi)關(guān)閉時(shí)間最低僅需3秒，即使在緊急失電狀態(tài)下、也系統(tǒng)工作環(huán)境溫度要求寬泛，可在極端環(huán)境溫度下保持正常工作C2024-0200A設(shè)計(jì)合理并且可靠的熱交換策略，主要有液冷技術(shù)、風(fēng)冷技術(shù)、吸熱相變材料技術(shù)等，在電芯發(fā)生熱失控時(shí)，及時(shí)將該電芯散發(fā)出來(lái)的熱量導(dǎo)出模塊或系統(tǒng)。這些技術(shù)的選擇要考慮到電池系統(tǒng)根據(jù)電芯熱擴(kuò)散系數(shù)，設(shè)計(jì)合理的電池間距，避免觸發(fā)熱失控電電路中增加電流限制功能元件，當(dāng)部分回路電流、C2024-0200A設(shè)計(jì)可靠的能量以及有害物質(zhì)（包括氣體、液體、固體等）定向及定量釋放策略，并配合可承受一定機(jī)械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，避免高溫噴出物以及噴出物燃燒產(chǎn)生的火焰對(duì)周?chē)婋姵丶芡斜P(pán)大小設(shè)計(jì)，材質(zhì)為絕緣橡膠墊，厚度不小于3mm。當(dāng)蓄C2024-0200AC2024-0200A當(dāng)檢測(cè)到電池組溫度升高超過(guò)閾值，立即降低充電功率甚至停止C2024-0200A一旦發(fā)生儲(chǔ)能事故，需要第一時(shí)間停止故障設(shè)備的運(yùn)行，以防事及時(shí)隔離事故節(jié)點(diǎn)是防止事故蔓延的關(guān)鍵步驟，需要在停止故障設(shè)備運(yùn)行后，立即對(duì)故障部分進(jìn)行隔離處理，以減小事故的影響在處理儲(chǔ)能事故后，需要及時(shí)進(jìn)行搶修和維護(hù)，修復(fù)設(shè)備的故障（二）效率性要求數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率性要求主要涉及到儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)C2024-0200A按照《電力儲(chǔ)能用鋰電池》GB/T36276，電池模塊在常溫及高中7.12的試驗(yàn)方法，即常溫環(huán)境下，380V鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能電效率通常在70%到90%之間。類(lèi)似于充電效率，儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電常在70%到90%之間。儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)具有合理的充放電控制策略和優(yōu)C2024-0200A制深度放電循環(huán)次數(shù)和采用淺循環(huán)充放電等方法可以有效地提高其C2024-0200A（三）耐用性要求的頻率，降低總體擁有成本。新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命應(yīng)達(dá)到1C2024-0200AC2024-0200A（四）兼容性要求數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)的兼容性要求主要涉及到儲(chǔ)能系統(tǒng)與其他設(shè)C2024-0200A及時(shí)捕捉到并且通過(guò)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能容量和輸出功率來(lái)保持電能質(zhì)量的穩(wěn)儲(chǔ)能系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中面臨著一個(gè)重要的問(wèn)題:對(duì)外界負(fù)載的適C2024-0200A（五）可維護(hù)性要求C2024-0200A儲(chǔ)存，發(fā)現(xiàn)單只落后電池進(jìn)行均充、在線修用紅外測(cè)溫儀器測(cè)定電池的端子及電池殼表面溫度，應(yīng)不超過(guò)C2024-0200A通過(guò)進(jìn)行定期維護(hù)和檢查，可以確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，C2024-0200A（六）環(huán)保性要求導(dǎo)則》GB/T42318-2023進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)估，項(xiàng)光照等的要求，并在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，按照數(shù)據(jù)中心巡檢制度進(jìn)行相制定氣體原料長(zhǎng)期存儲(chǔ)時(shí)，發(fā)生泄露的預(yù)防、監(jiān)測(cè)和緊急處理措制定電解液原料長(zhǎng)期存儲(chǔ)時(shí)揮發(fā)性