2019年9月9日，國(guó)際環(huán)保組織與華北電力大學(xué)聯(lián)合發(fā)布《點(diǎn)亮綠色云端：中國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報(bào)告，數(shù)據(jù)顯示，2018年，中國(guó)數(shù)據(jù)中心總用電量為1608.89億千瓦時(shí)，超過上海市2018年全社會(huì)用電量，占中國(guó)全社會(huì)用電量的2.35%。報(bào)告預(yù)計(jì)2023年中國(guó)數(shù)據(jù)中心總用電量將達(dá)到2667.92億千瓦時(shí)，未來5年(2019年-2023年)將增長(zhǎng)66%，復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到10.64%。

（來源：微信公眾號(hào)“新產(chǎn)業(yè)智庫” ID：weixin-gg-ii作者：GGII）

1、數(shù)據(jù)中心運(yùn)維降成本

數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)數(shù)據(jù)中心數(shù)量已超過40萬個(gè)，隨著我國(guó)社會(huì)信息化水平不斷提高，信息化建設(shè)步伐不斷加快。伴隨著信息消費(fèi)快速增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心作為通信的重要載體，其建設(shè)也進(jìn)入快速發(fā)展期。

我國(guó)數(shù)據(jù)中心占用能耗較高，年耗電量超過全社會(huì)用電量的1.5%，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的電能使用效率（PUE）仍大于2.2，與國(guó)際先進(jìn)水平相比有較大差距，節(jié)能潛力巨大。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心大量用電產(chǎn)生的碳排放，消耗大量的水資源，其設(shè)備廢棄后造成較大污染，給資源和環(huán)境帶來巨大挑戰(zhàn)。因此我國(guó)提出以PUE1.4為指標(biāo)，建設(shè)綠色型數(shù)據(jù)中心的目標(biāo)。

部分綠色型數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)單位

數(shù)據(jù)來源：工信部、國(guó)家能源局、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理

為了提高數(shù)據(jù)中心用電可靠性，并且降低用電量。2019年“兩會(huì)”期間，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出要探索利用變電站資源建設(shè)運(yùn)營(yíng)充換電（儲(chǔ)能）站和數(shù)據(jù)中心站的新模式：多站融合。多站融合是指在變電站、充換電（儲(chǔ)能）站和數(shù)據(jù)中心站的基礎(chǔ)上，增加5G基站、北斗地面增強(qiáng)站、光伏站、綜合能源站等，實(shí)現(xiàn)清潔用電、低價(jià)用電的特點(diǎn)。

利用變電站選址靠近用戶，電力供給充足，覆蓋用電客戶廣泛等特點(diǎn)，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心計(jì)算、存儲(chǔ)、鏈接等功能對(duì)于電力、環(huán)境的服務(wù)需求。滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的多接入邊緣計(jì)算(MEC)站建設(shè)需求，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供實(shí)現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界連接的IT基礎(chǔ)設(shè)施資源。

目前已有重慶等省市正在規(guī)劃建設(shè)多站融合項(xiàng)目，重慶以“共商共建共營(yíng)共贏”的商業(yè)模式為準(zhǔn)則，在110千伏沙溝變電站多站融合項(xiàng)目中結(jié)合了變電站、數(shù)據(jù)中心、存儲(chǔ)中心、邊緣服務(wù)等多項(xiàng)功能，已為騰訊云游戲、愛奇藝視頻、CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)）下沉節(jié)點(diǎn)提供計(jì)算、存儲(chǔ)等服務(wù)。通過云邊協(xié)同，可極大提高游戲、視頻等用戶體驗(yàn)，并帶動(dòng)新業(yè)務(wù)發(fā)展。

2、鋰電池儲(chǔ)能在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用場(chǎng)景

UPS是為重要設(shè)備保障電力供應(yīng)的設(shè)備，數(shù)據(jù)中心由于其重要性都有配置。A級(jí)數(shù)據(jù)中心設(shè)有柴油發(fā)電機(jī)時(shí),UPS電池后備時(shí)間要求不低于15min。早期UPS通常采用鉛酸電池，但目前鋰電池滲透率已不斷提高。為了保證數(shù)據(jù)中心信息設(shè)備供電質(zhì)量和供電可靠性,UPS是必需的,與經(jīng)濟(jì)效益無關(guān)。

鉛酸電池與鋰電池電池管理難度對(duì)比

數(shù)據(jù)來源：施耐德電氣信息與技術(shù)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理

UPS+儲(chǔ)能(Storage Power Supply)簡(jiǎn)稱SPS系統(tǒng),是指UPS和儲(chǔ)能相融合的系統(tǒng),是在鋰電池UPS的基礎(chǔ)上，通過增加配置電池的容量,實(shí)現(xiàn)建設(shè)儲(chǔ)能電站的目的。利用峰谷電價(jià)進(jìn)行套利,而剩余電量作為備電。偶爾停電時(shí),電池放電到70%～80%,對(duì)電池壽命影響不大。

國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)由于初始投資大，需求不穩(wěn)定等情況，發(fā)展情況一直不溫不火。但在UPS鋰電化以及多站融合的背景下，整體而言，數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能是目前儲(chǔ)能市場(chǎng)中非常有應(yīng)用價(jià)值的細(xì)分市場(chǎng)。

3、鋰電池經(jīng)濟(jì)型分析

數(shù)據(jù)中心供電一般采用2N UPS結(jié)構(gòu)，兩套2N的UPS系統(tǒng)共需要4個(gè)配電柜位、2個(gè)800A框架斷路器及10個(gè)250A的塑殼斷路器，電壓器負(fù)荷通常在50%以下。雖然數(shù)據(jù)中心服務(wù)是全天候運(yùn)轉(zhuǎn)，但夜間還是存在服務(wù)器點(diǎn)擊率降低，自身功耗減少的情況。并且由于充電多是在低谷電時(shí)段，充電倍率小，充電時(shí)間長(zhǎng)，常規(guī)負(fù)載會(huì)減小。所以帶給變壓器的壓力影響非常有限，從硬件角度來講，雖然鋰電池UPS與傳統(tǒng)鉛酸電池不同，但經(jīng)過測(cè)試更換鉛酸只需增加整流模塊功率即可，逆變模塊無需改變，因此不會(huì)影響到UPS可負(fù)荷的機(jī)柜數(shù)量。

UPS產(chǎn)品組成展示

數(shù)據(jù)來源：企業(yè)官網(wǎng)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理

2018年，南方監(jiān)管局發(fā)布《南方區(qū)域電化學(xué)儲(chǔ)能電站并網(wǎng)運(yùn)行管理及輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則（實(shí)行）》，細(xì)則中規(guī)定，儲(chǔ)能電站根據(jù)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)指令進(jìn)入充電狀態(tài)，按其提供充電調(diào)峰服務(wù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)充電電量進(jìn)行補(bǔ)償，具體補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.05萬元/兆瓦時(shí)。

當(dāng)數(shù)據(jù)中心帶有儲(chǔ)能功能后，特別是多占融合的場(chǎng)景下，也可以參與到充電調(diào)峰當(dāng)中。只要充分管理好電池，在響應(yīng)充電調(diào)峰時(shí)，就可以獲得相當(dāng)不錯(cuò)的補(bǔ)貼。以每臺(tái)儲(chǔ)能UPS配置6組LFP電池為例：一個(gè)擁有30臺(tái)儲(chǔ)能UPS，共計(jì)576kWh電池。

為不影響數(shù)據(jù)中心正常工作，以充入20%的電量來計(jì)算則調(diào)峰一次的充電收益為30*576kWh*20%*0.5元/kWh=1728元。而鋰電池的長(zhǎng)循環(huán)特點(diǎn)也可以在調(diào)峰中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。

鋰電池UPS循環(huán)測(cè)試圖

數(shù)據(jù)來源：企業(yè)官網(wǎng)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理

此外，在日本、新加坡、香港這類寸土寸金的地區(qū)，用戶對(duì)于電池的占地空間和重量更為關(guān)注。由于鋰電池的能量密度是鉛酸電池6-7倍，這樣其占地空間比鉛酸電池減少60%以上，機(jī)房空間可以節(jié)省出來擺放服務(wù)器機(jī)柜來出租盈利或者備用應(yīng)對(duì)后期擴(kuò)容。同時(shí)鋰電池的重量比鉛酸電池輕70%以上，因此可以大大減輕對(duì)于樓板承重的壓力，這樣承重改造費(fèi)用得以大幅縮減，并且可以降低數(shù)據(jù)中心所在環(huán)境限制，在寫字樓空間中的應(yīng)用可能性也不斷提高。

數(shù)據(jù)中心電池方案占地對(duì)比

數(shù)據(jù)來源：施耐德電氣信息技術(shù)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理

4、DC機(jī)房對(duì)鋰電池的需求規(guī)模

目前數(shù)據(jù)中心可分為電信類、互聯(lián)網(wǎng)、公共機(jī)構(gòu)、制造業(yè)、能源業(yè)、金融六大應(yīng)用場(chǎng)景。以電信業(yè)為例，在5G建設(shè)的高增速推動(dòng)下，電信業(yè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)速度也不斷提高。

5G時(shí)代，云計(jì)算量將大幅增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)/擴(kuò)建都將帶來電池需求量的增長(zhǎng)。由于機(jī)房空間確定，未來電池?cái)U(kuò)容只能依賴使電池能量密度更高的電池，因此鋰電池在數(shù)據(jù)中心的滲透率將不斷提高。GGII通過調(diào)研與測(cè)算，2019~2025年5G電信類機(jī)房將累計(jì)增加5.8GWh的鋰電池需求，鋰電池滲透率逐年提高。

互聯(lián)網(wǎng)以及制造業(yè)領(lǐng)域，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等行業(yè)已接近爆發(fā)期，未來建設(shè)數(shù)量也十分可觀。對(duì)于制造業(yè)數(shù)據(jù)中心來說，由于數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能可以與生產(chǎn)用電相協(xié)調(diào)，其建設(shè)可行性更高。

2019-2025年電信類DC機(jī)房的年度增量

數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）

在數(shù)據(jù)中心電池巨大應(yīng)用前景和華為等企業(yè)涉足的吸引下，布局者逐漸增多，而不少企業(yè)和投資者在進(jìn)入數(shù)據(jù)中心用鋰電池領(lǐng)域的時(shí)候，并不了解目前行業(yè)的實(shí)際情況，缺少產(chǎn)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)。本報(bào)告對(duì)2018-2019年中國(guó)數(shù)據(jù)中心鋰電池行業(yè)的行業(yè)特征、政策環(huán)境、市場(chǎng)規(guī)模、競(jìng)爭(zhēng)格局、應(yīng)用領(lǐng)域、技術(shù)趨勢(shì)等進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析。

原標(biāo)題:GGII：年耗電量超1500億千瓦時(shí)，鋰電池將助力數(shù)據(jù)中心顯著節(jié)約成本