中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
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引言
數(shù)據(jù)中心需求快速增長(zhǎng)與電力采購(gòu)挑戰(zhàn) ...... 3
賦能人工智能革命：電池儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景
應(yīng)用場(chǎng)景 1： 現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng) ...... 6
應(yīng)用場(chǎng)景 2： 可再生能源購(gòu)電協(xié)議與混合應(yīng)用 ...... 8
應(yīng)用場(chǎng)景 3： 支撐電網(wǎng) ...... 11
關(guān)鍵要點(diǎn) 12
世界能源和技術(shù)部門正面臨一個(gè)緊迫的挑戰(zhàn)：如何在控制氣候排放的同時(shí)，快速、可靠且安全地為人工智能的蓬勃發(fā)展提供動(dòng)力？
領(lǐng)先的科技公司正在與時(shí)間賽跑，為其高耗能數(shù)據(jù)中心獲取可靠的大規(guī)模電力來(lái)源。在美國(guó)，預(yù)計(jì)到2030年，數(shù)據(jù)中心在總用電量中的占比將從目前的4%增加到12%，預(yù)計(jì)在此期間還將新增50吉瓦的數(shù)據(jù)中心容量。鑒于人工智能驅(qū)動(dòng)的迫切需求，解決方案開(kāi)始涌現(xiàn)。
迄今為止的一個(gè)關(guān)鍵認(rèn)識(shí)是，公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將成為支持?jǐn)?shù)據(jù)中心擴(kuò)張的關(guān)鍵組成部分。這些系統(tǒng)部署迅速，具有智能運(yùn)營(yíng)能力，并且可以同時(shí)作為發(fā)電和輸電資產(chǎn)——所有這些都在迅速提升其成本競(jìng)爭(zhēng)力。
儲(chǔ)能系統(tǒng)在以下三個(gè)主要應(yīng)用場(chǎng)景中處于理想位置，可推動(dòng)人工智能革命：
部署在數(shù)據(jù)中心負(fù)荷側(cè) – 提供低碳、經(jīng)濟(jì)高效且可靠的穩(wěn)定發(fā)電和/或備用電源，同時(shí)減少數(shù)據(jù)中心對(duì)電網(wǎng)連接的需求。
與公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能和風(fēng)能結(jié)合，用于可再生能源購(gòu)電協(xié)議 – 在PPA下提供全天候清潔電力。
作為輸電資產(chǎn)使用 – 在電網(wǎng)受限地區(qū)加速數(shù)據(jù)中心部署。
本白皮書深入探討了這些應(yīng)用，重點(diǎn)闡述了 電池儲(chǔ)能如何為人工智能革命提供動(dòng)力。
數(shù)據(jù)中心需求快速增長(zhǎng)與電力采購(gòu)挑戰(zhàn)
美國(guó)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到這一發(fā)展。在2022年至2023年間，電網(wǎng)規(guī)劃人員將其五年負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)測(cè)幾乎提高了一倍，一些人警告說(shuō)，即使是這些預(yù)測(cè)也可能偏低。2
圖 1.
國(guó)際能源署于2024年7月更新了其為期兩年的全球能源使用預(yù)測(cè)，納入了數(shù)據(jù)中心和人工智能驅(qū)動(dòng)的電力消耗預(yù)測(cè)。3 國(guó)際能源署估計(jì)，這些數(shù)字技術(shù)總體上在2022年占全球電力需求的近2%——到2026年這一數(shù)字可能翻倍，相當(dāng)于日本這樣規(guī)模國(guó)家的用電量。4
數(shù)據(jù)中心需求增長(zhǎng)在全球范圍內(nèi)并不均衡，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)商瞄準(zhǔn)的某些地點(diǎn)出現(xiàn)并網(wǎng)延遲。
在西倫敦這一歷史性的數(shù)據(jù)中心樞紐，新設(shè)施必須等到2030年才能接入電網(wǎng)。5 同樣，在愛(ài)爾蘭——2023年數(shù)據(jù)中心占全國(guó)電力需求的21% 6——國(guó)有電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商為連接新數(shù)據(jù)中心設(shè)定了特定要求，優(yōu)先考慮那些能夠自行發(fā)電的數(shù)據(jù)中心。到2031年，愛(ài)爾蘭預(yù)計(jì)有28%的電力需求來(lái)自數(shù)據(jù)中心和“其他新增大規(guī)模能源用戶”。7
在德國(guó)法蘭克福和都柏林，新數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)項(xiàng)目可能需要等待三年到五年以上才能獲得其全面運(yùn)營(yíng)所需的電力。8
在澳大利亞，超過(guò)4.4吉瓦的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目正在該國(guó)電網(wǎng)上開(kāi)發(fā)，給本已緊張的電網(wǎng)帶來(lái)壓力。為應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)壓力，2024年前九個(gè)月有近4.7吉瓦的公用事業(yè)規(guī)模電池儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。9
引言
圖 2.
在美國(guó)，數(shù)據(jù)中心電力需求也很集中，15個(gè)州占了全國(guó)總消費(fèi)量的80%。弗吉尼亞州引領(lǐng)這一趨勢(shì)，特別是在勞登縣及其周邊地區(qū)，該地區(qū)已成為一個(gè)主要的數(shù)據(jù)中心樞紐。1? Dominion公司為勞登縣供電，預(yù)計(jì)負(fù)荷將從2022年的2.8吉瓦增長(zhǎng)到2032年的超過(guò)7吉瓦——十年內(nèi)翻了一番多。數(shù)據(jù)中心的其他關(guān)鍵區(qū)域包括德克薩斯州、亞利桑那州、俄亥俄州和中西部地區(qū)。11 需求在這些區(qū)域的集中給電網(wǎng)及其資源帶來(lái)了額外壓力，包括為新數(shù)據(jù)中心提供新電網(wǎng)連接的能力，這在數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)水平高的市場(chǎng)可能會(huì)延遲數(shù)年之久。
鑒于數(shù)據(jù)中心對(duì)電力供應(yīng)的可靠性標(biāo)準(zhǔn)要求高于典型的公用事業(yè)客戶，電網(wǎng)規(guī)劃者和運(yùn)營(yíng)商必須通過(guò)容量資源來(lái)確保滿足這些需求。除了常規(guī)發(fā)電外，還需要這些資源，以確保在峰值條件下（能源需求激增或由于中斷導(dǎo)致供應(yīng)減少時(shí)）系統(tǒng)的可靠性。
能源咨詢公司E3估計(jì)，到2030年，美國(guó)將需要額外20至100吉瓦的發(fā)電容量，以滿足數(shù)據(jù)中心的能源和電網(wǎng)可靠性需求。E3的分析認(rèn)為，對(duì)額外容量資源的需求在5至20吉瓦之間。
圖 3.
滿足數(shù)據(jù)中心能源需求的2030年資源容量（可再生能源占比75%，不同能效改進(jìn)情景）
圖 4.
可再生能源和其他容量資源對(duì)滿足數(shù)據(jù)中心增量峰值需求的有效容量貢獻(xiàn)
圖 5.
超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心
示例
谷歌排放影響
2010年至2023年間，谷歌投資31億美元用于可再生能源，并簽署了115份購(gòu)電協(xié)議，確保了14吉瓦的可再生能源容量，12 目標(biāo)是到2030年實(shí)現(xiàn)全天候使用零碳電力。13
然而，數(shù)據(jù)中心用電需求的上升導(dǎo)致谷歌2023年的碳排放量比2019年高出48%。隨著人工智能服務(wù)需求的增長(zhǎng)，谷歌和微軟等云提供商正在擴(kuò)大其超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，進(jìn)一步增加排放。預(yù)計(jì)到2030年，谷歌云和微軟Azure等云提供商將處理歐洲和美國(guó)60%至65%的人工智能工作負(fù)載需求。1?
自2020年以來(lái)，微軟的排放量也增加了近30%，1? 這反映了全行業(yè)的趨勢(shì)。
谷歌的排放
人工智能正使這家科技巨頭的氣候目標(biāo)陷入危險(xiǎn)
二氧化碳當(dāng)量噸數(shù)
人工智能正威脅谷歌的氣候目標(biāo)
注：藍(lán)點(diǎn)代表向凈零排放目標(biāo)的線性下降趨勢(shì)
來(lái)源：Bloomberg
賦能人工智能革命：電池儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景
應(yīng)用場(chǎng)景 1：現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)
數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商正在從根本上重新思考其關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的能源供應(yīng)戰(zhàn)略，包括如何確保穩(wěn)定電力、必要備用電源以及電網(wǎng)連接。
專業(yè)服務(wù)提供商特納湯森的報(bào)告顯示，許多數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商現(xiàn)在表示，獲取充足電力正在延誤項(xiàng)目?！?023年數(shù)據(jù)中心成本指數(shù)》凸顯了數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商優(yōu)先級(jí)的這一轉(zhuǎn)變：
80% 報(bào)告稱“在確保電力方面遇到延誤或挑戰(zhàn)……對(duì)數(shù)據(jù)中心交付產(chǎn)生了嚴(yán)重影響?！?
82% 將電力可用性置于交付成本之上。
92% 認(rèn)為獲得電力比數(shù)據(jù)中心位置更重要。1?
作為回應(yīng)，數(shù)據(jù)中心所有者正在探索如何更大程度地控制其能源供應(yīng)。能夠直接為數(shù)據(jù)中心供電的附近發(fā)電設(shè)施，與儲(chǔ)能配對(duì)，正成為一個(gè)越來(lái)越有吸引力的解決方案。
繞開(kāi)排隊(duì)
共址能源系統(tǒng)可以包括太陽(yáng)能或熱力發(fā)電等電源，并可搭配儲(chǔ)能，這可以顯著減少數(shù)據(jù)中心向電網(wǎng)索取的能源。這一點(diǎn)很關(guān)鍵，因?yàn)樗鼫p少了數(shù)據(jù)中心在互聯(lián)申請(qǐng)中要求的總兆瓦數(shù)，這對(duì)于降低成本以及關(guān)鍵地允許在現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更快的互聯(lián)至關(guān)重要。
此外，更大的現(xiàn)場(chǎng)電池系統(tǒng)可以提供必要電力，使數(shù)據(jù)中心能夠在與電網(wǎng)斷開(kāi)連接的情況下以孤島模式運(yùn)行一段時(shí)間。這種設(shè)置可以降低電網(wǎng)連接成本并避免互聯(lián)延遲，在完全公用事業(yè)服務(wù)不可用時(shí)有效地“彌合差距”，1? 這對(duì)于希望在人工智能競(jìng)賽中取得領(lǐng)先的技術(shù)公司來(lái)說(shuō)非常有價(jià)值。在這些情況下，現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能可實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型和黑啟動(dòng)等高級(jí)功能，允許數(shù)據(jù)中心在電網(wǎng)中斷期間作為孤島微電網(wǎng)運(yùn)行。
雖然電池儲(chǔ)能在公用事業(yè)規(guī)模且具有四到六小時(shí)容量時(shí)最具成本效益，但在大多數(shù)活躍市場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)能加儲(chǔ)能系統(tǒng)可以可靠地為數(shù)據(jù)中心直接提供14至16小時(shí)的電力。隨著對(duì)彈性且自給自足電力選擇的需求增加，這種解決方案的應(yīng)用預(yù)計(jì)會(huì)越來(lái)越多。
額外優(yōu)勢(shì)：現(xiàn)場(chǎng)接入
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效提供備用電源，同時(shí)減少對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的依賴——從而減少范圍一排放，同時(shí)提供額外收益，這將在本文下一節(jié)探討。
數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的態(tài)度正在迅速改變。數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施提供商 Vertiv 指出，像大規(guī)模電池儲(chǔ)能這樣的零排放替代方案，現(xiàn)在正被考慮用于“持續(xù)甚至連續(xù)運(yùn)行”。1?
用電池儲(chǔ)能替代現(xiàn)場(chǎng)柴油發(fā)電機(jī)，可以使數(shù)據(jù)中心成為電網(wǎng)中更靈活的參與者。現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能可以執(zhí)行熱備用發(fā)電無(wú)法完成的功能，例如削峰、提供輔助服務(wù)和防止現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)能電力削減。這種轉(zhuǎn)變使數(shù)據(jù)中心能夠從能源“接收端”——不靈活的負(fù)荷——轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活資產(chǎn)。1?
總結(jié)
在人工智能蓬勃發(fā)展的背景下，大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)電與儲(chǔ)能相結(jié)合呈現(xiàn)出引人注目的價(jià)值主張：
快速部署使數(shù)據(jù)中心能夠以減少對(duì)電網(wǎng)的依賴的方式開(kāi)發(fā)，直接解決了技術(shù)公司競(jìng)相開(kāi)發(fā)更多數(shù)據(jù)中心的主要障礙之一。
一旦接入電網(wǎng)，擁有現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能的數(shù)據(jù)中心就變成了靈活資產(chǎn)，有助于降低系統(tǒng)成本。
用電池儲(chǔ)能替代柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，減少了范圍一排放。
示例
谷歌的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電
2022年，F(xiàn)luence 在谷歌位于比利時(shí)的圣吉斯蘭數(shù)據(jù)中心安裝了一個(gè)2.75兆瓦的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)——這是谷歌的首個(gè)零排放備用電源項(xiàng)目。
該系統(tǒng)由 Centrica Business Solutions 集成，在停電期間提供清潔備用電源，并參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。使用先進(jìn)軟件，該電池作為虛擬電廠的一部分，增強(qiáng)了電網(wǎng)穩(wěn)定性，并支持谷歌的2030年零碳能源目標(biāo)。
此次合作凸顯了現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能如何減少對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的依賴，提高電網(wǎng)彈性，并將數(shù)據(jù)中心定位為靈活、零排放的能源資產(chǎn)。2?
應(yīng)用場(chǎng)景 2：可再生能源購(gòu)電協(xié)議與混合應(yīng)用
要滿足人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心需求的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，必須對(duì)新的發(fā)電容量進(jìn)行大規(guī)模投資。鑒于挑戰(zhàn)的規(guī)模，將需要多樣化的電力承購(gòu)協(xié)議組合——這為可再生能源購(gòu)電協(xié)議創(chuàng)造了強(qiáng)大的動(dòng)力。
鑒于美國(guó)預(yù)計(jì)需要50021 至1000億美元22 的新發(fā)電投資，一些公用事業(yè)公司已轉(zhuǎn)向燃?xì)獍l(fā)電以彌補(bǔ)短期供應(yīng)缺口，據(jù)報(bào)道計(jì)劃新增16.9吉瓦的容量。23
相比之下，在歐洲，鑒于嚴(yán)格的歐洲法規(guī)，預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)中心需求將主要推動(dòng)清潔能源和靈活性解決方案的投資。2?
在亞太地區(qū)，印度、越南、馬來(lái)西亞和印度尼西亞等新興數(shù)據(jù)中心地點(diǎn)正經(jīng)歷快速增長(zhǎng)2?——這些國(guó)家的電力需求增長(zhǎng)迅速，但可再生能源PPA市場(chǎng)尚處于起步階段。
與此同時(shí)，澳大利亞、日本、新加坡2? 和臺(tái)灣2? 等成熟的樞紐也面臨數(shù)據(jù)中心需求的增長(zhǎng)，同時(shí)也在追求雄心勃勃的脫碳目標(biāo)。
不斷變化的PPA格局
可再生能源PPA格局似乎正在發(fā)生變化。在歐洲，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在利用PPA和可再生能源證書來(lái)實(shí)現(xiàn)氣候承諾，2? 而在亞太地區(qū)，澳大利亞2? 和馬來(lái)西亞3? 等國(guó)家已出現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)性的PPA交易。
在美國(guó)，來(lái)自數(shù)據(jù)中心的需求可能會(huì)重振PPA市場(chǎng)，2023年可再生能源PPA的采用量下降了16%。31 PPA價(jià)格一直在上漲，太陽(yáng)能價(jià)格在2024年第二季度上漲了3%，風(fēng)電價(jià)格上漲了7%，同比漲幅達(dá)到13.5%。許可和并網(wǎng)延遲已被確定為限制PPA交易量和推高價(jià)格的主要因素。32
例如，美國(guó)的中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)面臨嚴(yán)重的互聯(lián)限制。在該地區(qū)，2010年至2018年間，互聯(lián)費(fèi)用平均為69美元/千瓦，但在2019年至2021年間飆升至404美元/千瓦，推高了區(qū)域PPA成本。33
混合可再生能源興起
儲(chǔ)能與可再生能源項(xiàng)目共址有助于降低電網(wǎng)連接成本并加快并網(wǎng)速度。儲(chǔ)能允許更好地控制在并網(wǎng)點(diǎn)的電力饋入，增加電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的接受度。此外，將儲(chǔ)能與太陽(yáng)能和風(fēng)能項(xiàng)目配對(duì)可提高負(fù)荷因子，所有這些都有助于獲得更有利的PPA定價(jià)并促進(jìn)更快的交易。
將公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能與兩小時(shí)、四小時(shí)、六小時(shí)甚至八小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)混合使用正變得越來(lái)越普遍。共址儲(chǔ)能提供巨大的系統(tǒng)效益和成本節(jié)約。最重要的是，這些混合系統(tǒng)減少了對(duì)額外發(fā)電和輸電基礎(chǔ)設(shè)施的需求，降低了電力消費(fèi)者的成本。
成本競(jìng)爭(zhēng)力
除了其增加的效用外，可再生能源發(fā)電與電池儲(chǔ)能的共址正變得越來(lái)越具有成本效益。諸如增強(qiáng)的鋰離子電池密度和下降的制造成本等創(chuàng)新，已使配備儲(chǔ)能的太陽(yáng)能和風(fēng)電在各種情景下與聯(lián)合循環(huán)和峰值天然氣發(fā)電相比具有競(jìng)爭(zhēng)力。
最近的Lazard平準(zhǔn)化能源成本分析說(shuō)明了這一發(fā)展（見(jiàn)圖8）。3? 太陽(yáng)能+儲(chǔ)能和風(fēng)電+儲(chǔ)能成本范圍左下端的成本包含了額外獎(jiǎng)勵(lì)，例如來(lái)自IRA的能源社區(qū)稅收抵免獎(jiǎng)勵(lì)。該分析表明，這兩種技術(shù)在與四小時(shí)儲(chǔ)能配對(duì)時(shí)，其成本與聯(lián)合循環(huán)和峰值燃?xì)獍l(fā)電相比具有競(jìng)爭(zhēng)力。
Lazard在其2024年分析中指出：“其他關(guān)鍵要點(diǎn)包括需要多樣化的發(fā)電機(jī)組以滿足不斷增長(zhǎng)的電力需求（由人工智能、數(shù)據(jù)中心部署等驅(qū)動(dòng)）?！?/span>
圖 8.
平準(zhǔn)化能源成本對(duì)比：可再生能源 vs. 傳統(tǒng)能源
來(lái)源：Lazard（編輯：Climate Copy）
(3) 反映了完全折舊的燃?xì)夥逯惦娬竞腿細(xì)饴?lián)合循環(huán)電站運(yùn)營(yíng)LCOE邊際成本高值和低值的平均值。分析假設(shè)已退役的燃?xì)饣蛎弘娰Y產(chǎn)的殘值等于其退役和場(chǎng)地恢復(fù)成本。輸入數(shù)據(jù)來(lái)源于對(duì)美國(guó)運(yùn)行中燃?xì)赓Y產(chǎn)的基準(zhǔn)。容量因子、燃料、可變和固定運(yùn)營(yíng)費(fèi)用基于Lazard研究中得出的上四分位數(shù)和下四分位數(shù)估計(jì)值。
(5) 反映了觀測(cè)到的高案例燃?xì)饴?lián)合循環(huán)輸入數(shù)據(jù)的LCOE，假設(shè)使用按體積計(jì)20%的綠色氫混合物（即，由風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電混合供電的電解槽生產(chǎn)并存儲(chǔ)在附近鹽穴中的氫）。假設(shè)除電廠熱耗率增加2%外，無(wú)需對(duì)電廠進(jìn)行改造。相應(yīng)的燃料成本為6.66美元/百萬(wàn)英熱單位，假設(shè)綠色氫（未獲補(bǔ)貼的質(zhì)子交換膜電解）價(jià)格約為5.25美元/千克。
總結(jié)
可再生能源混合項(xiàng)目非常適合滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)長(zhǎng)時(shí)清潔電力日益增長(zhǎng)的需求。隨著能源需求的增長(zhǎng)，科技公司預(yù)計(jì)將在當(dāng)前市場(chǎng)條件下加速與可再生混合項(xiàng)目所有者和開(kāi)發(fā)商簽訂長(zhǎng)期PPA。
太陽(yáng)能-儲(chǔ)能混合項(xiàng)目的主要優(yōu)勢(shì)包括：
提供支持?jǐn)?shù)據(jù)中心擴(kuò)張所需的穩(wěn)定容量。
利用科技公司強(qiáng)大的資產(chǎn)負(fù)債表和能源需求，使其成為與混合項(xiàng)目簽訂長(zhǎng)期清潔電力PPA的理想候選者。
避免阻礙PPA交易的電網(wǎng)瓶頸，因?yàn)閮?chǔ)能混合可以緩解擁堵。
通過(guò)電池價(jià)格下降和額外的收入來(lái)源（如能源套利交易）提高成本競(jìng)爭(zhēng)力。
PPA下的電池儲(chǔ)能
包含電池儲(chǔ)能的PPA正變得越來(lái)越普遍。2023年12月，Meta與清潔能源開(kāi)發(fā)商和獨(dú)立電力生產(chǎn)商?rsted簽署了一份太陽(yáng)能+儲(chǔ)能PPA，承購(gòu)了亞利桑那州十一英里太陽(yáng)能中心的大部分電力輸出。3?
該項(xiàng)目包括一個(gè)300兆瓦的太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)，配套一個(gè)由Fluence提供的300兆瓦/1200兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，為Meta的數(shù)據(jù)中心提供全天候可靠、清潔的電力。任何多余的能源將支持當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)客戶，增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性。
當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司鹽河項(xiàng)目積極在亞利桑那州推廣太陽(yáng)能和儲(chǔ)能，并計(jì)劃到2024年底將電池儲(chǔ)能擴(kuò)展至1.1吉瓦，目標(biāo)是到2035年新增7吉瓦的可再生能源。
與Meta的交易反映了科技公司中日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2023年，AES清潔能源公司簽約了超過(guò)1吉瓦的儲(chǔ)能，為亞馬遜、谷歌和微軟達(dá)成了類似的清潔電力交易。3?
應(yīng)用場(chǎng)景 3：支撐電網(wǎng)
人工智能驅(qū)動(dòng)的電力需求快速增長(zhǎng)，正值電網(wǎng)已經(jīng)面臨電氣化和向可再生能源轉(zhuǎn)型的壓力之際。為了有效應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，公用事業(yè)公司和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商需要制定詳細(xì)的資源計(jì)劃。優(yōu)化現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施將比大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建更快且更具成本效益。一個(gè)例子是：美國(guó)公用事業(yè)公司 Dominion Energy 最近申請(qǐng)了6310萬(wàn)美元用于輸電升級(jí)，以服務(wù)于單個(gè)數(shù)據(jù)中心，成本由其客戶群分?jǐn)偂??
甚至在最近的數(shù)據(jù)中心需求激增之前，美國(guó)的并網(wǎng)隊(duì)列就已面臨嚴(yán)重延誤。到2022年底，有2.6太瓦的電力項(xiàng)目等待并網(wǎng)，其中太陽(yáng)能、風(fēng)能和儲(chǔ)能占了幾乎全部容量。3? 這些項(xiàng)目占年度增量的95%，其中包括1太瓦的太陽(yáng)能和1太瓦的儲(chǔ)能。
其他地方也存在類似的瓶頸。德國(guó)的項(xiàng)目面臨許可和輸電延誤，?? 日本則在平衡其孤島電網(wǎng)方面遇到困難，?1 澳大利亞的國(guó)家電力市場(chǎng)則需應(yīng)對(duì)高太陽(yáng)能滲透率帶來(lái)的波動(dòng)性，以及日益不可靠和老化的燃煤發(fā)電機(jī)。?2
電網(wǎng)合作伙伴
電網(wǎng)項(xiàng)目以交付緩慢而聞名。相比之下，公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能可以快速、戰(zhàn)略性地部署在發(fā)生電網(wǎng)擁堵或負(fù)荷增長(zhǎng)的輸電和配電節(jié)點(diǎn)。
這些有針對(duì)性的儲(chǔ)能部署能夠充分利用現(xiàn)有電網(wǎng)容量。由于電網(wǎng)安全和可靠性的應(yīng)急規(guī)劃，輸電網(wǎng)絡(luò)通常在其最大容量以下運(yùn)行。電池儲(chǔ)能可以提供備用電源和/或作為輸電資產(chǎn)運(yùn)行，使電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商能夠在應(yīng)急事件中規(guī)劃使用儲(chǔ)能系統(tǒng)，從而提高現(xiàn)有輸電線路的利用率。這對(duì)于處理高需求地區(qū)（如由數(shù)據(jù)中心集群造成的地區(qū)）的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商特別有幫助。
總結(jié)
為了加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)節(jié)約，全球的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和公用事業(yè)公司應(yīng)越來(lái)越多地利用儲(chǔ)能，以確保在高比例可再生能源下的彈性。
輸電擁堵已經(jīng)是一個(gè)主要問(wèn)題，并且可能會(huì)惡化。
儲(chǔ)能可以提高現(xiàn)有發(fā)電（特別是可再生能源）的負(fù)荷因子，有助于減少邊際峰值需求和對(duì)額外容量擴(kuò)建的需求。
電池儲(chǔ)能提高了電網(wǎng)利用率，減少了對(duì)緩慢且成本高昂的電網(wǎng)升級(jí)的需求。
示例
德國(guó)的電網(wǎng)助推器
電池儲(chǔ)能項(xiàng)目正日益證明其在電網(wǎng)可靠性方面的作用。一個(gè)關(guān)鍵的例子是德國(guó)西南部的250兆瓦電網(wǎng)助推器項(xiàng)目，該項(xiàng)目在2022年10月宣布時(shí)是世界上最大的作為輸電資產(chǎn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目。該項(xiàng)目由Fluence為輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商TransnetBW提供，將支持德國(guó)巴登-符騰堡州關(guān)鍵樞紐的電網(wǎng)穩(wěn)定性。
該電網(wǎng)助推器將有助于滿足德國(guó)的N-1原則，該原則要求額外的電網(wǎng)容量來(lái)覆蓋潛在故障。通過(guò)使用電池儲(chǔ)能作為備用，電網(wǎng)可以在確?？煽啃缘耐瑫r(shí)更接近滿負(fù)荷運(yùn)行。
Fluence還在2023年與輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商TenneT合作，宣布為德國(guó)另外兩個(gè)電網(wǎng)助推器項(xiàng)目提供200兆瓦的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些Fluence Ultrastack?系統(tǒng)將有助于優(yōu)化輸電容量，這對(duì)于將風(fēng)能從北部輸送到工業(yè)化的南部至關(guān)重要。3?
關(guān)鍵要點(diǎn)
生成式人工智能的興起激發(fā)了人們的想象力，同時(shí)也給技術(shù)和能源部門帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。對(duì)發(fā)電和電網(wǎng)容量的迫切需求正在推動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和電網(wǎng)集成戰(zhàn)略的重新評(píng)估。
電池儲(chǔ)能在關(guān)鍵地區(qū)將豐富的白天太陽(yáng)能發(fā)電轉(zhuǎn)移到晚間峰值、加速電網(wǎng)升級(jí)以及實(shí)現(xiàn)最佳網(wǎng)絡(luò)利用率方面，正在證明其大規(guī)模應(yīng)用的能力。在此背景下，儲(chǔ)能已證明其作為應(yīng)對(duì)人工智能相關(guān)能源需求的強(qiáng)大解決方案的有效性，涵蓋多種應(yīng)用。
本白皮書概述了電池儲(chǔ)能如何：
在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)中快速部署，使數(shù)據(jù)中心能夠減少對(duì)電網(wǎng)的依賴，并繞過(guò)冗長(zhǎng)的連接延遲。
促進(jìn)數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型為靈活的電網(wǎng)資產(chǎn)，幫助降低公用事業(yè)和消費(fèi)者的系統(tǒng)成本。
減少對(duì)柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源的需求，降低范圍一排放。
在太陽(yáng)能混合項(xiàng)目中提供數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張所需的穩(wěn)定容量。
在可再生能源PPA下支持清潔能源目標(biāo)，并改善PPA定價(jià)效率，加速采用。
與風(fēng)能或太陽(yáng)能配對(duì)時(shí)，相比峰值和聯(lián)合循環(huán)天然氣電廠，提供成本競(jìng)爭(zhēng)力。
通過(guò)提高現(xiàn)有可再生能源發(fā)電的負(fù)荷因子，減少容量擴(kuò)張的需求。
提高電網(wǎng)利用率，推遲成本高昂、耗時(shí)且復(fù)雜的電網(wǎng)升級(jí)。
科技行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直是可再生能源發(fā)展的催化劑。現(xiàn)在，隨著人工智能驅(qū)動(dòng)的電力需求激增，它有望刺激新一波資本投向清潔發(fā)電和賦能技術(shù)，包括電池儲(chǔ)能。
尾注
1 McKinsey & Company：數(shù)據(jù)中心和能源部門如何滿足人工智能對(duì)電力的渴求
2 Grid Strategies：電力需求平穩(wěn)時(shí)代已經(jīng)結(jié)束
3 IEA：電力年中更新報(bào)告；2024年7月
4 World Population Review：2024年各國(guó)電力消耗
5 Bloomberg：人工智能對(duì)能源的貪得無(wú)厭正在給全球電網(wǎng)帶來(lái)壓力
6 House of the Oireachs：數(shù)據(jù)中心與能源
7 EirGrid：愛(ài)爾蘭容量展望 2022-2031
8 McKinsey & Company：電力在解鎖歐洲人工智能革命中的作用
9 Rystad Energy：澳大利亞2024年可再生能源部門回顧
10 Loudoun Government：數(shù)據(jù)中心對(duì)弗吉尼亞州的經(jīng)濟(jì)和財(cái)政貢獻(xiàn)
11 Rystad Energy：數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車將推動(dòng)美國(guó)未來(lái)十年電力需求增長(zhǎng)
12 Google：2024年環(huán)境報(bào)告
13 Google：2030年實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)碳能源
14 McKinsey & Company：人工智能的電力：擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心容量以滿足日益增長(zhǎng)的需求
15 Microsoft：2024年環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展報(bào)告
16 Turner & Townsend：數(shù)據(jù)中心成本指數(shù)
17 E3：負(fù)荷增長(zhǎng)將持續(xù)，但數(shù)據(jù)中心呢？
18 Vertiv：托管運(yùn)營(yíng)商可持續(xù)解決方案指南
19 E3：負(fù)荷增長(zhǎng)將持續(xù)，但數(shù)據(jù)中心呢？
20 Fluence：Fluence和Centrica與比利時(shí)數(shù)據(jù)中心合作，為其提供并優(yōu)化首個(gè)零排放備用電源系統(tǒng)
21 Goldman Sachs：人工智能有望推動(dòng)數(shù)據(jù)中心電力需求增長(zhǎng)160%
22 RMI：數(shù)據(jù)中心如何為更大負(fù)荷的到來(lái)奠定基礎(chǔ)
23 U.S. EIA：初步月度發(fā)電機(jī)庫(kù)存報(bào)告
24 McKinsey & Company：電力在解鎖歐洲人工智能革命中的作用
25 Moody's：數(shù)據(jù)中心 – 亞太地區(qū)：快速擴(kuò)張擴(kuò)展到新市場(chǎng)，為某些行業(yè)帶來(lái)益處
26 Moody's：數(shù)據(jù)中心 – 亞太地區(qū)：快速擴(kuò)張擴(kuò)展到新市場(chǎng)，為某些行業(yè)帶來(lái)益處
27 Rystad Energy：數(shù)據(jù)中心、電池增長(zhǎng)將推動(dòng)澳大利亞NEM的電力需求
28 McKinsey & Company：電力在解鎖歐洲人工智能革命中的作用
29 Austrade：Equinix簽署了其在亞太地區(qū)的首份綠色電力采購(gòu)協(xié)議
30 Airtrunk：AirTrunk和ib vogt簽署馬來(lái)西亞首個(gè)數(shù)據(jù)中心可再生虛擬購(gòu)電協(xié)議
31 BNEF：2024年上半年企業(yè)能源市場(chǎng)展望
32 Level10：PPA價(jià)格指數(shù)執(zhí)行摘要
33 BNEF：2024年上半年企業(yè)能源市場(chǎng)展望
34 Lazard：2024年平準(zhǔn)化能源成本+
35 Meta：Meta與SRP和?rsted合作，利用新太陽(yáng)能和電池項(xiàng)目的清潔能源支持?jǐn)?shù)據(jù)中心
36 BNEF：2024年上半年企業(yè)能源市場(chǎng)展望
37 Fluence：TenneT和Fluence將通過(guò)兩個(gè)電網(wǎng)助推器增強(qiáng)德國(guó)電網(wǎng)的輸電容量
38 Grid Strategies：數(shù)據(jù)中心增長(zhǎng)威脅弗吉尼亞的清潔能源未來(lái)?，F(xiàn)在糾正還為時(shí)不晚
39 LBNL：等待并網(wǎng)：2024年版
40 Agora Energiewende：德國(guó)的能源轉(zhuǎn)型，2023年現(xiàn)狀
41 RTS Corporation：電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能并網(wǎng)的快速擴(kuò)張
42 Rystad Energy：澳洲困境，澳大利亞電力市場(chǎng)是世界上最不穩(wěn)定的
