Batteriebedarf für die Energiespeicherung in Rechenzentren im neuen Energiezeitalter

Laut Untersuchungen von ICT Research Consulting beträgt die Anzahl der Rechenzentren in China im Jahr 2016 etwa 56.000, bei einer Gesamtfläche von etwa 16,5 Millionen Quadratmetern. Schätzungen zufolge wird die Anzahl der Rechenzentren in China bis 2020 80.000 und die Gesamtfläche 30 Millionen Quadratmeter überschreiten.

Entsprechend steigt der Energieverbrauch von Jahr zu Jahr. Nach Angaben des Technischen Komitees für Energieeinsparung im chinesischen Rechenzentrum lag der Gesamtstromverbrauch der chinesischen Rechenzentren 2016 bei über 110,8 Mrd. kWh und 2017 bei 12 bis 130 Mrd. kWh. Diese Zahl übersteigt die jährliche Stromerzeugung des Drei-Schluchten-Staudamms in China 2017 (97,605 Milliarden). Die Summe der Kilowattstunden und des vom Gezhouba-Kraftwerk erzeugten Stroms (die Stromerzeugung des Gezhouba-Kraftwerks betrug 2017 19,05 Milliarden kWh).

Laut Statistik machen die Stromausgaben mehr als 60% der Betriebskosten des Rechenzentrums aus. Wie können also die Stromkosten des Rechenzentrums gesenkt werden? In diesem Dokument wird das Geschäftsmodell des Energiespeicher-Rechenzentrums erörtert.

Der Autor ist der Ansicht, dass die Entwicklung der elektrochemischen Energiespeichertechnologie das Energieverwaltungsmodell des traditionellen Rechenzentrums schrittweise untergraben kann und auch das traditionelle Investitionsmodell in diesem Bereich untergraben wird. Diese Art der Subversion ist eine günstige Subversion.

In den letzten Jahren war die Entwicklung des Energiespeichers, insbesondere des elektrochemischen Energiespeichers, in vollem Gange und in vollem Gange. Hinter der Aufregung stehen jedoch viele Seufzer und "es gibt Tausende von Segeln, die nicht hilflos erschöpft sind.

Der Autor hat immer geglaubt, dass es unter dem bestehenden Stromnetz schwierig ist, die Gewinne weiter zu stabilisieren, indem man sich einfach auf die Ausbreitung des Peak-Valley verlässt, um Aufhebens zu machen. Die Entwicklung der Energiespeicherindustrie ist untrennbar mit einem angemessenen Zahlungsmechanismus oder einer Kombination spezifischer Anwendungsszenarien verbunden, um einen bestimmten Wertpunkt und einen bestimmten Einkommenspunkt zu finden, um sich zu entwickeln.

Viele Branchenkollegen haben den Autor vor der Bildung des angemessenen Zahlungsmechanismus gefragt, welche spezifischen Anwendungsszenarien vorliegen.

In diesem Artikel wird versucht, mithilfe des Rechenzentrums Energiespeicher zu entwickeln, um ein umfassendes Gewinn- und Geschäftsmodell als Einstiegspunkt zu erstellen und mit allen zu diskutieren.

Der Status Quo und die Probleme bei der Entwicklung von Rechenzentren

Das Rechenzentrum besteht aus einem Computersystem und den dazugehörigen Geräten sowie redundanten Datenkommunikationsverbindungen, Umgebungskontrolle, Überwachung und verschiedenen Sicherheitsgeräten. Es ist das Zentrum für Datenübertragung, -verarbeitung und -speicherung. Zusammen mit der explosiven Entwicklung von Chinas Mobilkommunikation, Big Data, Cloud Computing, Netzwerkzahlung, künstlicher Intelligenz und anderen Diensten und der beschleunigten Durchdringung von "Internet +" in der Industrie ist das schnelle Wachstum der Übertragung, Datenverarbeitung und Speicherung von Internetdaten zu verzeichnen Bedürfnisse wurde gefördert. Dies wiederum stimuliert den Bedarf an Infrastruktur wie Rechenzentren.

Forschungsdaten zufolge wuchs der chinesische IDC-Markt (Internet Data Center) zwischen 2010 und 2016 fast siebenmal, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 39,19%. Nach 2017 wuchs die Marktgröße der chinesischen Rechenzentren mit einem erwarteten Jahr 2019 weiter rasant. Im Jahr wird die Marktgröße der chinesischen Rechenzentren 180 Milliarden Yuan überschreiten, von denen etwa 70% neue Rechenzentren sein werden.

Das Rechenzentrum erzielt Einnahmen, indem es Kunden Dienste wie Schrankvermietung, Bandbreitenmiete sowie Betrieb und Wartung von Server-Proxys bietet. Für das Rechenzentrum sind die Gewährleistung einer sicheren und zuverlässigen Strom- und Netzwerkversorgung die beiden grundlegendsten Funktionen des Rechenzentrums. Daher ist das Rechenzentrum mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) ausgestattet. Die unterbrechungsfreie Stromversorgung besteht aus zwei Teilen: dem USV-Hauptgerät und der Batterie. Wenn die Netzversorgung normal ist, versorgt die USV die Last nach dem „Filtern der Netzverunreinigungen“ mit Strom und lädt die Batterie auf. Wenn die Netzversorgung nicht normal ist (Unterbrechung der Stromversorgung), wird die Batterie entladen. Die Stromversorgung wird durch die USV-Versorgungslast gewährleistet. Dieser herkömmliche Power Backup-Modus für Rechenzentren weist die folgenden Anwendungsprobleme auf:

1. Hohe Stromrechnungen. Nach Fertigstellung des Rechenzentrums stammen die Hauptbetriebskosten aus Stromrechnungen. Statistiken zeigen, dass Stromrechnungen mehr als 60% der Betriebskosten des Rechenzentrums ausmachen. Nehmen Sie als Beispiel das mittelgroße Rechenzentrum mit 2.000 Schränken in Jiangsu. Wenn die durchschnittliche Leistung des Schranks 5 kW beträgt, beträgt der Stromverbrauch des Schranks für nur ein Jahr 2000 * 5 kW * 24 Stunden * 365 Tage = 87,6 Millionen kWh, der Durchschnitt der Provinz Jiangsu. Der Strompreis liegt bei etwa 0,68 Yuan, und die Stromrechnung, die nur von einem Schrank generiert wird, beträgt 59,57 Millionen Yuan. Der Stromverbrauch anderer Stromversorgungsanlagen wie Klimaanlagen, USV-Netzteile und Beleuchtung wurde hier nicht berücksichtigt. Daher ist es entscheidend, wie die Stromkosten für Rechenzentren gesenkt werden können, um die Rentabilität von Rechenzentrumsunternehmen zu verbessern.

2. Hohe Batterieinvestition. Darüber hinaus entlädt sich die Batterie während der Nutzungsdauer nicht, was Ressourcen verschwendet und versunkene Kosten verursacht. China produziert jedes Jahr mehr als 200 GWh Blei-Säure-Batterien, von denen ein großer Teil im Rechenzentrum für Backups verwendet wird. Die Lebensdauer dieser Batterien beträgt normalerweise etwa 5 Jahre. Um die Sicherheit der Standby-Stromversorgung zu gewährleisten, muss alle fünf Jahre eine Charge ausgetauscht werden. Gegenwärtig liegt die Zuverlässigkeit der Stromversorgung in den meisten Regionen Chinas bei über 99,9%. Da das Rechenzentrum normalerweise eine Zweikanal-Stromversorgungsgarantie + 2N gegenseitige Backup-Struktur verwendet, hat die Batterie selten eine Entladungsmöglichkeit und ist in einem langen Zeitraum -term Leerlaufzustand, was zu einer großen Ressourcenverschwendung führt.

3. Die Batterie befindet sich lange Zeit in einem schwimmenden Zustand und der Gesundheitszustand ist unbekannt. Wie oben erwähnt, befindet sich der Akku aufgrund der hohen Zuverlässigkeit der Stromversorgung des Rechenzentrums in einem schwebenden Zustand und wird nicht einmal im Jahr aufgeladen. Einige Rechenzentren müssen sogar regelmäßige Dummy-Lasttests bestehen, um die Leistung des Akkus zu überprüfen. Ausgaben sind auch ziemlich teuer.

Das Verständnis der Schwachstellen des Rechenzentrumsbetriebs und des Stromverbrauchs der USV hilft uns zu verstehen, wie vorhandene Probleme gelöst werden können. Dank der Entwicklung der Energiespeichertechnologie in den letzten Jahren ist der Bau von Energiespeicher-Rechenzentren zu einem wichtigen Mittel geworden, um die oben genannten Anwendungsprobleme zu lösen.

Anforderungen an die Energiespeicherung im Rechenzentrum für Batterien und USV-Hosts

Es besteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Netzstromerzeugung und Stromverbrauch der Nutzer. Um die Auslastung der Einheiten während des Stromverbrauchs zu verbessern, die Stromerzeugungskosten zu senken, die Effizienz zu steigern und die Emissionen zu senken, begann China 1993 mit der Einführung eines Strompreissystems für Spitzen- und Talströme. Das ursprüngliche Ziel dieses Systems besteht darin, wirtschaftliche Mittel als Richtschnur zu verwenden die Gesellschaft, um Spitzenstrom zu nutzen. Das Vorhandensein von Preislücken in Spitzen- und Talgebieten bietet Arbitrage-Raum für die Energiespeicherung durch „geringe Speicherung und hohe Inzidenz“. Aufgrund von Kostenbeschränkungen bei der Energiespeicherung ist es jedoch schwierig, eine nachhaltige Rentabilität für einfache Projekte zur Spitzen- und Talfüllung zu erzielen. Der Aufbau des Rechenzentrums selbst erfordert eine große Investition in Batterie und USV-Host, was die notwendigen Bedingungen für die Arbitrage von Spitzen und Tälern bietet, jedoch die Lebensdauer des Akkus und die Funktion des USV-Hosts vom Energiespeichertyp lösen muss.

1. Anforderungen an den Energiespeicher des Rechenzentrums für Batterien

Die herkömmliche gewöhnliche Blei-Säure-Batterie kann die Anforderungen des Spitzenfüllmodus des Benutzers an die lange Lebensdauer der Batterie nicht erfüllen. Es ist unbedingt erforderlich, einen neuen Typ von Umlaufbatterien zu entwickeln. Dank der Anreize und Leitlinien des Obama Clean Energy Program im Jahr 2006 wurde ein weltweiter Forschungsboom bei Blei-Kohlenstoff-Batterien und Produkten gestartet. Die sogenannte Blei-Kohlenstoff-Batterie, auf der Grundlage, dass das elektrochemische System der Blei-Säure-Batterie nicht verändert wird, durch Zugabe von Kohlenstoff durch die negative Elektrode und die Lebensdauerverlängerungstechnologie der positiven Elektrode und des Elektrolyten, die Zyklusleistung der Blei-Säure-Batterie ist stark verbessert, und die Lebensdauer beträgt gewöhnliches Blei, das 3-5-fache der Säure-Batterie. Die Lösung des Problems der Batteriezyklusleistung hat eine Voraussetzung für den Bau von Energiespeicher-Rechenzentren geschaffen.

In der Energiespeicheranwendung des Rechenzentrums muss der Akku neben dem Aufladen und Befüllen des Akkus auch die Notstromzeit sicherstellen. Daher wird die Batterieentladungstiefe im Allgemeinen auf ungefähr 50% gesteuert, und ungefähr 50% der verbleibenden Leistung werden verwendet, um die Sicherungszeit sicherzustellen. Wie wir alle wissen, ist die Zykluslebensdauer, die Entladetiefe von etwa 50%, umso kürzer, je tiefer die Batterieentladungstiefe ist, um die Anforderungen des Rechenzentrums an die Batterielebensdauer (10 Jahre) zu erfüllen, aber auch um a Besserer Spitzenschnitt Vorteile, Leistung und Anforderungen passen perfekt zusammen.

2. Anforderungen an den USV-Energiespeicher für den USV-Host

Die Elektrizitätsmenge, die von der elektrochemischen Stromquelle entladen werden kann, wird von der Entladungsrate beeinflusst. Je kleiner die Entladerate ist, desto mehr Strom kann entladen werden und umgekehrt. Wenn beispielsweise eine Blei-Säure- oder Blei-Kohlenstoff-Batterie mit einer Geschwindigkeit von 0,1 ° C (A) entladen wird, kann sie 10 Stunden lang entladen werden, und die entladene Gesamtkapazität beträgt 1 ° C (AH). Wenn es jedoch bei 1,5 ° C entladen wird, kann es nur für etwa 15 Minuten entladen werden. Die Gesamtentladekapazität beträgt 0,375 ° C (AH), und eine Entladung mit hoher Rate beeinträchtigt die Batterielebensdauer erheblich. Im Fall von Spitzenabschneidungen und Talfüllungen ist der Gewinn umso höher, je größer die Entladungsmenge ist, da die Stromzeit zum Spitzenpreis, dh die Entladungszeit (normalerweise 8 Stunden), lang genug ist, sodass eine kleine ausgewählt werden kann Entladungsmethode, die die Entladungseigenschaften der Blei-Säure-Batterie erfüllt. Um ausgeführt zu werden, muss der USV-Host die Funktion haben, das Netz und die Batterie mit Strom zu versorgen.

Im herkömmlichen Rechenzentrum wird der Akku selten entladen, da die Zuverlässigkeit der Stromversorgung sehr gut ist, und selbst bei gelegentlicher Entladung ist die Ladezeit lang, sodass der Strom rechtzeitig wieder aufgefüllt werden kann. Nach der Verteilung der aktuellen Spitzen- und Talperioden in China beträgt der Strompreis im Tal in der Regel nur 8 Stunden. Um das Aufladen des Akkus nach dem Entladen zu gewährleisten, muss der USV-Host eine Ladekapazität von 40% oder mehr haben.

Durch die Kommunikation mit den etablierten USV-Hostherstellern, die die oben genannten Probleme technisch lösen, gibt es überhaupt kein Hindernis, und die zusätzlichen Kosten sind sehr begrenzt, wodurch technische Hindernisse für den Bau von Energiespeicher-Rechenzentren beseitigt werden.

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