電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）近日，工信部發(fā)布了一份《新型儲(chǔ)能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案（征求意見(jiàn)稿）》并向社會(huì)公開(kāi)征求意見(jiàn)，其中提到，要面向數(shù)據(jù)中心、智算中心、通信基站、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)企業(yè)、公路服務(wù)區(qū)等對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量要求高和用電量大的用戶，推動(dòng)配置新型儲(chǔ)能。

同時(shí)，鼓勵(lì)和支持?jǐn)?shù)據(jù)中心等用電量大的用戶配置新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)政策引導(dǎo)和資金支持，促進(jìn)新型儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。并支持建設(shè)一批新型儲(chǔ)能與數(shù)據(jù)中心結(jié)合的示范項(xiàng)目，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性，積累經(jīng)驗(yàn)，推廣成功案例。

數(shù)據(jù)中心發(fā)展迅速，用電量需求激增

隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI、新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)中心的需求也在與日俱增。據(jù)中國(guó)信通院測(cè)算，截至2023年底，中國(guó)數(shù)據(jù)中心810萬(wàn)再用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架總耗電量達(dá)到1500億kWh，數(shù)據(jù)中心在用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架總耗電量占全社會(huì)用電的1.6%，數(shù)據(jù)中心碳排放總量為0.84億噸。

除中國(guó)以外，從全球市場(chǎng)來(lái)看，據(jù)國(guó)際能源署估算，2022年全球數(shù)據(jù)中心消耗約460TWh的電量，占全球總需求的2%。預(yù)計(jì)到2026年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量最多將達(dá)到2022年的2.3倍，即620-1050TWh。高盛集團(tuán)預(yù)測(cè)，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的用電需求將激增160%，屆時(shí)其用電量占全球總用電量的比例將攀升至3%-4%

數(shù)據(jù)中心龐大的用電需求，對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品需求大增。2019年，工信部曾發(fā)布過(guò)一份《綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)適用技術(shù)產(chǎn)品目錄（2019年版）》，里面提到預(yù)計(jì)未來(lái)5年新建數(shù)據(jù)中心需要后備儲(chǔ)能管理系統(tǒng)120萬(wàn)套，舊數(shù)據(jù)中心改造市場(chǎng)需求保守估計(jì)約100萬(wàn)套。

作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心需要保證24小時(shí)不間斷運(yùn)行，儲(chǔ)能系統(tǒng)可在電網(wǎng)故障或停電時(shí)作為備用電源，確保數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵設(shè)備持續(xù)運(yùn)行，避免數(shù)據(jù)丟失和業(yè)務(wù)中斷。如一些大型數(shù)據(jù)中心配備的鉛酸電池或鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，能在市電斷電后維持?jǐn)?shù)小時(shí)甚至數(shù)天的供電。

同時(shí)，數(shù)據(jù)中心的用電負(fù)荷存在峰谷差異，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在用電低谷時(shí)儲(chǔ)存電能，在用電高峰時(shí)釋放電能，幫助數(shù)據(jù)中心降低對(duì)電網(wǎng)的峰值功率需求，減少用電成本。同時(shí)，通過(guò)參與電網(wǎng)的需求響應(yīng)等輔助服務(wù)，數(shù)據(jù)中心還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。

比如在山東省工業(yè)和信息化廳發(fā)布關(guān)于深化改革創(chuàng)新促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施中指出，啟動(dòng)“風(fēng)光儲(chǔ)能+大數(shù)據(jù)中心”建設(shè)，數(shù)據(jù)中心可再生能源使用比例提高10個(gè)百分點(diǎn)、達(dá)到25%以上。

并且儲(chǔ)能不僅局限于電能存儲(chǔ)，還包括蓄冷、儲(chǔ)熱等。對(duì)于數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)，儲(chǔ)能技術(shù)可用于儲(chǔ)存冷量，在需要時(shí)釋放，以滿足數(shù)據(jù)中心的冷卻需求，提高制冷系統(tǒng)的能源利用效率，降低制冷能耗。

因此，在數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)能產(chǎn)品，不僅需要滿足安全可靠、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高充放電效率等要求，還需要具備智能化管理，即精準(zhǔn)檢測(cè)與智能調(diào)控等功能，還需要有快速響應(yīng)能力，能夠在電網(wǎng)故障或停電等緊急情況下直接切換至放電模式，同時(shí)要擁有一定的成本效益與環(huán)境適應(yīng)性。

數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)能仍有不少問(wèn)題等待解決，固態(tài)電池或是答案

盡管目前來(lái)看，隨著國(guó)內(nèi)的政策導(dǎo)向，以及市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，都可以認(rèn)為未來(lái)數(shù)據(jù)中心標(biāo)配儲(chǔ)能將是常態(tài)，但仍然有不少問(wèn)題需要解決。

一個(gè)最大的問(wèn)題是，當(dāng)前的儲(chǔ)能電池通常為電化學(xué)電池，不管是鉛酸電池、三元鋰電池亦或是磷酸鐵鋰電池，都存在一定安全性上的風(fēng)險(xiǎn)。雖說(shuō)磷酸鐵鋰電池要相對(duì)來(lái)說(shuō)更為安全，但仍然屬于易燃的介質(zhì)，一旦著火不易撲滅。

成本上來(lái)說(shuō)，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)本身就包括設(shè)備成本、安裝成本、運(yùn)維成本等，對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，引入儲(chǔ)能系統(tǒng)想面臨較大的成本壓力。

即便引入了這套系統(tǒng)，解決的問(wèn)題除了能夠讓數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)行，其他收益來(lái)自于節(jié)省的電費(fèi)，投資的回報(bào)周期非常長(zhǎng)，這就要求儲(chǔ)能系統(tǒng)本身需要有較廠的壽命。

不過(guò)，這些問(wèn)題隨著市場(chǎng)中固態(tài)電池的推出，有望得到解決。一方面在安全性來(lái)說(shuō)，固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)，不存在液態(tài)電解質(zhì)泄漏、揮發(fā)等問(wèn)題，大大降低了電池起火、爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于數(shù)據(jù)中心這種對(duì)安全性要求極高的場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，這一特性極具吸引力。

如2024年南都電源研制的20Ah全固態(tài)電池通過(guò)擠壓、短路等安全性能測(cè)試，均達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，電池不起火、不爆炸。

同時(shí)，固態(tài)電池的能量密度相對(duì)傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池有顯著提升，可在較小的空間內(nèi)存儲(chǔ)更多的電能，有助于提高數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量?jī)?chǔ)備，減少占地面積。其循環(huán)壽命通常比傳統(tǒng)電池更長(zhǎng)，能夠經(jīng)受多次充放電循環(huán)而保持較好的性能，降低了數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)的更換成本和維護(hù)頻率。

而且固態(tài)電池在較寬的溫度范圍內(nèi)都能保持穩(wěn)定的性能，適應(yīng)數(shù)據(jù)中心可能面臨的各種環(huán)境溫度條件，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同季節(jié)和氣候條件下的可靠運(yùn)行。部分固態(tài)電池具備快速充放電的特性，可以在短時(shí)間內(nèi)完成充電或釋放大量電能，滿足數(shù)據(jù)中心在緊急情況下的快速供電需求以及在電網(wǎng)低谷時(shí)段的高效充電需求。

當(dāng)然，目前固態(tài)電池主要解決的問(wèn)題仍然在于成本以及技術(shù)成熟度上，從技術(shù)成熟度來(lái)看，各大電池企業(yè)已經(jīng)表示在2027年將有望可以實(shí)現(xiàn)小批量的生產(chǎn)。

在成本上，除了未來(lái)依靠大規(guī)模量產(chǎn)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝等方式降低成本外。還可以研發(fā)更低成本的原材料，比如有消息顯示，中國(guó)科大馬騁教授開(kāi)發(fā)的氧硫化磷鋰固態(tài)電解質(zhì)，以成本低廉的水合氫氧化鋰和硫化磷作為原材料，其原材料成本僅為傳統(tǒng)硫化物固態(tài)電解質(zhì)的8%。

還可以采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，提高固態(tài)電池的生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)。隨著產(chǎn)量的增加，單位產(chǎn)品的固定成本分?jǐn)偨档?，從而降低整體成本。如自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)的一致性和效率，減少人工成本和次品率。

小結(jié)

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大，其能耗也隨之急劇上升。為了確保數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求也將相應(yīng)增加，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的電力供應(yīng)中斷或波動(dòng)等問(wèn)題。而傳統(tǒng)電池存在著安全性、穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、成本等問(wèn)題，未來(lái)隨著固態(tài)電池的推出，將有望為數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來(lái)更優(yōu)的性能和更低的成本。