近日，工信部發(fā)布了《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案（征求意見稿）》，并向社會公開征求意見。文件中明確提出，要針對數(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)等對供電可靠性和電能質(zhì)量要求較高、用電量較大的用戶，推動配置新型儲能系統(tǒng)。同時，政策還鼓勵和支持?jǐn)?shù)據(jù)中心等高耗能用戶采用新型儲能技術(shù)，并建設(shè)示范項(xiàng)目，以驗(yàn)證技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，為推廣積累經(jīng)驗(yàn)。
數(shù)據(jù)中心用電需求激增，儲能成為剛需
隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的需求和規(guī)模也在持續(xù)擴(kuò)大。根據(jù)中國信通院的數(shù)據(jù)，截至2023年底，中國數(shù)據(jù)中心的在用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架總耗電量已達(dá)到1500億kWh，占全社會用電量的1.6%。此外，其碳排放總量也達(dá)到了0.84億噸。
從全球來看，國際能源署的數(shù)據(jù)顯示，2022年全球數(shù)據(jù)中心耗電量約為460TWh，占全球總電力需求的2%。預(yù)計到2026年，這一數(shù)字可能增長至620-1050TWh，甚至到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的用電需求將激增160%，占全球總用電量的3%-4%。
數(shù)據(jù)中心作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，需要24小時不間斷運(yùn)行，對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性要求極高。儲能系統(tǒng)不僅能在電網(wǎng)故障或停電時作為備用電源，確保設(shè)備持續(xù)運(yùn)行，避免數(shù)據(jù)丟失和業(yè)務(wù)中斷，還能通過削峰填谷降低用電成本。例如，儲能系統(tǒng)可在用電低谷時儲電，用電高峰時釋放電能，從而減少對電網(wǎng)峰值功率的依賴。此外，數(shù)據(jù)中心還可通過儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)的需求響應(yīng)服務(wù)，獲得額外經(jīng)濟(jì)收益。
以山東省為例，其出臺的政策明確提出，通過“風(fēng)光儲能+大數(shù)據(jù)中心”建設(shè)，推動數(shù)據(jù)中心可再生能源使用比例提升10個百分點(diǎn)，達(dá)到25%以上。這表明，儲能系統(tǒng)不僅是電能存儲工具，還可結(jié)合蓄冷、儲熱等技術(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)能效，進(jìn)一步降低能耗。
數(shù)據(jù)中心儲能面臨的挑戰(zhàn)
盡管儲能系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用前景廣闊，但目前仍存在諸多問題：
安全性問題
當(dāng)前主流儲能技術(shù)以電化學(xué)電池為主，包括鉛酸電池、三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，但這些電池在安全性上仍存在一定隱患。即使磷酸鐵鋰電池相對安全，也屬于易燃介質(zhì)，一旦發(fā)生火災(zāi)，撲滅難度極高。
高成本壓力
儲能系統(tǒng)的建設(shè)成本包括設(shè)備、安裝和運(yùn)維費(fèi)用，這對數(shù)據(jù)中心而言是一筆不小的投資。此外，儲能系統(tǒng)的收益主要體現(xiàn)在節(jié)省電費(fèi)和電網(wǎng)服務(wù)收入，回報周期較長，經(jīng)濟(jì)性仍需進(jìn)一步提升。
壽命與性能限制
傳統(tǒng)電池的循環(huán)壽命有限，隨著充放電次數(shù)的增加，性能會逐步下降，這對需要長期穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)據(jù)中心來說是一個重要挑戰(zhàn)。
固態(tài)電池或成未來儲能解決方案
針對以上問題，固態(tài)電池的應(yīng)用有望為數(shù)據(jù)中心儲能提供更優(yōu)的解決方案：
更高的安全性
固態(tài)電池使用固體電解質(zhì)，避免了液態(tài)電解質(zhì)泄漏、揮發(fā)等風(fēng)險，大大降低了起火和爆炸的可能性。這一特性對于對安全性要求極高的數(shù)據(jù)中心來說尤為重要。例如，2024年南都電源研發(fā)的20Ah全固態(tài)電池已經(jīng)通過擠壓和短路等多項(xiàng)安全測試，均達(dá)到國標(biāo)要求，且在測試中電池不起火、不爆炸。
更高的能量密度
相較于傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)電池能量密度顯著提升，可在有限空間內(nèi)存儲更多電能，減少儲能系統(tǒng)的占地面積，同時增加儲能容量，滿足數(shù)據(jù)中心的高能耗需求。
更長的循環(huán)壽命
固態(tài)電池的循環(huán)壽命通常比傳統(tǒng)電池更長，可經(jīng)受多次充放電循環(huán)而保持穩(wěn)定性能。這不僅降低了更換成本，也減少了運(yùn)維頻率。
更廣的環(huán)境適應(yīng)性
固態(tài)電池在寬溫度范圍內(nèi)性能穩(wěn)定，能夠適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的各種環(huán)境條件，確保儲能系統(tǒng)在不同季節(jié)和氣候條件下的可靠性。
快速充放電能力
固態(tài)電池具備快速充放電特性，可在緊急情況下迅速供電或完成充電，滿足數(shù)據(jù)中心對高效充電和快速響應(yīng)的需求。
固態(tài)電池的發(fā)展與成本優(yōu)化
盡管固態(tài)電池具有諸多優(yōu)勢，但高成本和技術(shù)成熟度尚不足以大規(guī)模商用。目前，固態(tài)電池的量產(chǎn)化時間表已逐步明確，部分企業(yè)計劃在2027年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。為進(jìn)一步降低成本，可從以下幾個方面入手：
研發(fā)低成本原材料
例如，中國科大馬騁教授團(tuán)隊開發(fā)的氧硫化磷鋰固態(tài)電解質(zhì)，采用成本低廉的水合氫氧化鋰和硫化磷作為原材料，其成本僅為傳統(tǒng)硫化物固態(tài)電解質(zhì)的8%。
優(yōu)化生產(chǎn)工藝
通過引入自動化生產(chǎn)設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和一致性，減少人工成本和次品率，實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
擴(kuò)大產(chǎn)能與規(guī)模化生產(chǎn)
隨著固態(tài)電池的市場需求增加，規(guī)?；a(chǎn)將進(jìn)一步攤薄固定成本，降低單位產(chǎn)品的制造成本。
小結(jié)
隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大和能耗的快速增長，儲能系統(tǒng)已成為保障其穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。盡管傳統(tǒng)電池在安全性、壽命和成本等方面存在不足，但固態(tài)電池的出現(xiàn)為數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)提供了更優(yōu)的選擇。未來，隨著固態(tài)電池技術(shù)的成熟和成本的下降，其在數(shù)據(jù)中心儲能中的應(yīng)用前景將更加廣闊，為實(shí)現(xiàn)更高效、更安全、更經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)中心儲能解決方案提供可能。
