数据中心如何将其电力基础设施用于电网运营

可再生能源发电量的增长使得平衡电网运营更具挑战性。但数据中心可以通过提供电网平衡和其他服务来提供帮助。

一些优秀的企业之所以获得成功，是因为他们知道如何充分利用自己的资产，例如最大限度地利用他们在房产、工厂、设备、当然还有员工等主要投资中获得的工作。

然而，在数据中心领域，一些最重要的基础设施资产在日常运营中往往扮演着边缘角色。例如，作为高度冗余架构一部分的备用发电机和UPS电源，可能只有在电源异常或全面紧急情况发生时才能充分发挥作用。

但是，也许有一些方法可以让这些重大投资为数据中心运营商带来利润，同时帮助公用事业公司更高效、更经济地运营电网?

可以将数据中心的这些设备为电网运营提供帮助，数据中心不再是电网电力的被动消费者，而是关键的电力服务提供者，帮助公用事业公司解决电网平衡和其他挑战，近年来，随着向可再生能源的转变，这些挑战变得更加突出。

这些服务包括所谓的调峰、频率和电压调节、虚拟惯性和快速频率储备(FFR)服务。

数据中心可以通过多种方式参与发电以支持自己的运营，或者与公用事业公司共享电力。

数据中心行业专家Forrest D.Secosky说:“这一切都是为了改变数据中心已经拥有的或未来可能拥有的资产，使其与电网更具互动性。例如，数据中心设施拥有一系列储能资产，例如UPS电池或电池，他们也可能有其他的方式来发电，例如结合太阳能发电设施或风力发电设施的微电网。大多数数据中心还会有柴备用油发电或燃气发电机。”

它们既可以作为数据中心备用电源，也可以作为快速频率响应机制，而不会影响其用于数据中心的主要目的。实际上，数据中心运营商可以设置UPS电源为电网服务提供电力的参数，确保它们始终保留足够的备用容量来处理几乎任何可能出现的紧急情况。

Secosky补充说，“因此，数据中心可以通过多种方式参与发电，以支持自己的运营，或者与公用事业公司共享电力，以帮助管理电网需求的起伏。”

公用事业公司不仅要应对消费者每分钟的需求变化无常，而且更难预测可再生能源(尤其是风力发电和太阳能发电设施)的推出对供应造成的扰动。如此之多，以至于平衡电网的成本已经飙升。

例如在英国，随着燃煤电厂和核电站的关闭，基本负荷电力的萎缩使得电网平衡成本从2019年的12亿英镑激增至2022年的40多亿英镑，而且随着未来几年化石燃料发电厂的进一步关闭，这些成本不会下降。

因此，提供电网平衡和其他电力服务不仅可以使数据中心运营商将他们的投资投入到越来越有利可图的工作中，而且还可以帮助控制这些成本，因为越来越多的燃煤电厂和核电站被永久关闭。

Secosky说，“这一切都取决于他们在现场拥有的备用电源，特别是UPS。由于UPS电源的最小规模要求，UPS电源中通常会内置大量额外容量。”

毕竟，出于安全考虑，—在安装前指定UPS和备用引擎时，通常会有很大的计算误差。此外，为了涵盖最坏的情况，它们通常被过度配置，因此总是有大量未使用的容量。

此外，虽然柴油备用发电机可能最多不超过一分钟就能启动并提供备用电力，但UPS电源的设计通常能够保持运转5分钟或更长时间。但数据中心运营商需要在下一轮升级中进行一些投资，以便为电网提供电力做好准备。

Secosky认为，数据中心可以通过提供网格平衡和其他服务来提供帮助。

这意味着将UPS电源传统采用的铅酸电池升级为锂离子电池，因为阀控铅酸(VRLA)电池的设计无法处理充放电的次数和频率，并且为电网提供的服务将需要更长的使用寿命。

Secosky说，“从历史上看，UPS电源通常配备铅酸蓄电池。现在有很多新的电池可用，但现在的重点主要是锂离子电池，因为与铅酸电池相比，锂离子电池的充放电循环次数更多。因此，如今越来越多的UPS系统都配备了锂离子电池，可以通过这种方式加以利用。”

相比之下，铅酸电池的性能要差得多。虽然可以适应支持快速频率储备服务，但由于所需的激活量小，放电时间短，因此不可能提供所有潜在服务。”

Secosky补充说，虽然锂离子电池的前期成本更高，但其总体拥有成本最终会更低。

当然，最重要的是，数据中心运营商将需要确保他们的UPS电源能够支持电网平衡服务的提供，并且他们的数据中心软件能够处理设施和电网之间的接口。

最新的UPS系统可以配备内置固件，这意味着它已经积极准备好为电网提供电网平衡和其他服务，并且已经在北美、爱尔兰和斯堪的纳维亚半岛进行了试验和测试。数据中心运营商可以自动响应电网异常，例如峰值需求或频率响应问题。

数据中心运营商可以将UPS电源中存储能量的特定部分分配给这些服务，但他们始终保留整体控制权。

另一方面，对于电网运营商来说，这种电网交互基础设施类似于虚拟机，他们可以在特定条件下启动，并与数据中心设施达成预先定义的协议。数据中心套件协调和记录这些行为，以符合法规和财务报告。

虽然电网平衡是目前电网运营商最需要的服务，但在未来，新的应用程序可能会做出更大的贡献示。

这甚至可能改变世界上许多地区的现状，在这些地区，数据中心组织需要等到电网运营商能够提供足够的容量才能开放或扩展设施，而运营商可以向电网提供现场发电，使他们能够开放和运行。

还有另一个因素也需要解决，Secosky承认，电网平衡服务也需要得到电力公司的支持，这就需要他们对电网升级进行投资。