近年來(lái)，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的爆炸式增長(zhǎng)及IT技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心演變?yōu)橐粋€(gè)高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，成為新一代信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。有關(guān)研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2019年我國(guó)數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1800億元，其中約70%是新建數(shù)據(jù)中心。

數(shù)據(jù)中心電力面臨挑戰(zhàn)

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心面臨著諸如能耗過(guò)大、負(fù)載量激增、主設(shè)備運(yùn)行故障等一系列問(wèn)題，并且變得越來(lái)越嚴(yán)峻。中國(guó)數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2017年中國(guó)數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)到1200-1300億千瓦時(shí)，超過(guò)了2017年全年三峽大壩發(fā)電量(976.05億千瓦時(shí))和葛洲壩電廠發(fā)電量(190.5億千瓦時(shí))之和。

保證安全可靠的電力和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)是數(shù)據(jù)中心最基本的兩大功能，所以數(shù)據(jù)中心都配備有不間斷電源(UPS)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心電力備用模式是：在市電供給正常時(shí)，UPS在“過(guò)濾市電雜質(zhì)”后給負(fù)載供電，同時(shí)給電池充電;當(dāng)市電出現(xiàn)異常(中斷供電)時(shí)，電池放電通過(guò)UPS供給負(fù)載保證電力供應(yīng)。但隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模和密度的增長(zhǎng)，這種模式不可避免地會(huì)面臨一些突出的問(wèn)題：

第一，電費(fèi)支出高。數(shù)據(jù)中心建成之后的運(yùn)營(yíng)成本主要來(lái)自于電費(fèi)，統(tǒng)計(jì)表明，電費(fèi)支出占數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)支出的60%以上。第二，電池投資高。數(shù)據(jù)中心備電多用鉛酸蓄電池，這些電池的壽命通常為5年左右，為保證備電安全就要定期更換，且多數(shù)電池在使用周期內(nèi)不放電，形成資源浪費(fèi)(沉沒(méi)成本)。第三，電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，健康狀態(tài)不明。有些數(shù)據(jù)中心甚至需要通過(guò)定期的假負(fù)載測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)電池性能，而這筆測(cè)試費(fèi)用支出也相當(dāng)可觀。

儲(chǔ)能技術(shù)成為新的突破口

近年來(lái)，數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展起來(lái)，以其削峰填谷、按需響應(yīng)、按需管理、供電質(zhì)量保證、再生能源集成、備用能源儲(chǔ)備等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，成為解決以上問(wèn)題的重要手段。

數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能對(duì)電池提出了更高要求。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池因其維護(hù)費(fèi)用高、重量大、需要定期更換以及存在故障隱患，被認(rèn)為是數(shù)據(jù)中心電力設(shè)備的“薄弱環(huán)節(jié)”。相比之下，鋰離子電池具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，以及在較高環(huán)境溫度下運(yùn)行的能力，并具有更高的功率密度，在同等容量下所占用的空間是鉛酸蓄電池的三分之一，可節(jié)省更多的機(jī)房空間，同時(shí)鋰離子電池還具有瞬時(shí)響應(yīng)能力。

超級(jí)電容器與傳統(tǒng)的UPS配置相結(jié)合，也可以幫助解決問(wèn)題。它們不但可以即時(shí)響應(yīng)電力中斷或電力質(zhì)量問(wèn)題，而不會(huì)因電池電阻問(wèn)題而導(dǎo)致初始電壓下降;還可以使數(shù)據(jù)中心更頻繁地使用電池進(jìn)行調(diào)峰，從而減少每月的電力需求成本;同時(shí)還有助于延長(zhǎng)鉛酸電池的使用壽命。超級(jí)電容器的優(yōu)勢(shì)在于其高可用性、相對(duì)較少的維護(hù)，以及長(zhǎng)期使用壽命。

新型儲(chǔ)能架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心除了設(shè)備本身之外，更關(guān)鍵的是系統(tǒng)管理。一般設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作模式是：孤島模式運(yùn)行在發(fā)電機(jī)故障情況下，提供緊急供電;根據(jù)電網(wǎng)的配額進(jìn)行能量分配，解決用電保障的問(wèn)題。但是，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)輸出電流源和電壓源的切換，無(wú)法保證負(fù)載供電不中斷。而以伊頓儲(chǔ)能系統(tǒng)為代表的新型儲(chǔ)能架構(gòu)，通過(guò)最優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，市電模式和儲(chǔ)能系統(tǒng)并行供電，能夠有效地解決電網(wǎng)的異常切換造成的可能斷電，也解決了儲(chǔ)能系統(tǒng)能量分配管理的問(wèn)題;同時(shí)結(jié)合優(yōu)化的電池管理技術(shù)，可為客戶實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益。

伊頓通過(guò)結(jié)合其自身UPS產(chǎn)品的獨(dú)有特點(diǎn)和多項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，推出了兩種更可靠的儲(chǔ)能應(yīng)用DCS 和 CPSS：

DCS系統(tǒng)基于UPS電氣原理，提供系統(tǒng)96%的工作效率，雙轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，對(duì)負(fù)載提供實(shí)時(shí)保護(hù)，系統(tǒng)能提供市電模式和儲(chǔ)能系統(tǒng)的并行供應(yīng)，結(jié)合電價(jià)可定制化配置電池放電容量，最大化使用電池的容量。

CPSS系統(tǒng)基于伊頓專(zhuān)利特有的交流直供技術(shù)，在實(shí)時(shí)提供市電模式和儲(chǔ)能系統(tǒng)并行運(yùn)行之外，整套系統(tǒng)提供高達(dá)98.5%的工作效率，市電模式和儲(chǔ)能系統(tǒng)的切換時(shí)間小于2ms，極大程度地保障了系統(tǒng)的安全可靠且不間斷的運(yùn)行。

當(dāng)前，儲(chǔ)能技術(shù)已從一個(gè)基本概念發(fā)展成為當(dāng)前社會(huì)走向低碳經(jīng)濟(jì)所不可或缺的技術(shù)前提，成為了推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的必要條件。將儲(chǔ)能式產(chǎn)品與數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，針對(duì)數(shù)據(jù)中心所存在的問(wèn)題進(jìn)行改善，最大限度提高其節(jié)能程度和管理水平，是數(shù)據(jù)中心當(dāng)前迫在眉睫的需求。

(伊頓電能質(zhì)量亞太區(qū)研發(fā)總監(jiān) 鄭大為)