數(shù)據(jù)中心與電網的發(fā)展相輔相成

提到“數(shù)網協(xié)同”中的“網”，人們的第一反應一定是“通信網絡”，但對于數(shù)據(jù)中心這樣涉及到多種學科的大型基礎設施來說，“網”的內涵更加豐富。數(shù)據(jù)中心的正常運轉與電力保障息息相關，所以“數(shù)據(jù)中心”與“電力網絡”的協(xié)同發(fā)展也非常重要，將是“數(shù)網協(xié)同”的重要保障。

數(shù)據(jù)中心與電網的發(fā)展相輔相成。一方面，數(shù)據(jù)中心在需求側對電網具有調節(jié)潛力：多年來國家一直加強落實電力需求側管理工作，落實國家節(jié)能減排戰(zhàn)略，促進電力資源的優(yōu)化合理分配，從而降低能源消費和用電負荷。與其他需求側的資源相比，數(shù)據(jù)中心具備電力實時響應、可轉移及調節(jié)能力，是一種龐大的需求響應資源，在緩解電網阻塞、消納新能源等方面發(fā)揮獨特的優(yōu)勢。目前，已有數(shù)百個數(shù)據(jù)中心參與緊急需求響應成功避免整個北美的大面積停電的案例。另一方面，電網是維持數(shù)據(jù)中心運轉的最重要因素：數(shù)據(jù)中心是比較龐大的電力需求主體，所以在數(shù)據(jù)中心選址、布局時會充分考慮電網的分布。為了保障業(yè)務的可靠性，數(shù)據(jù)中心通常會設置冗余，在設計時會為數(shù)據(jù)中心規(guī)劃充足的電力資源。同時數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模也是業(yè)界重點關注的內容，2018年全世界數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模為205TWh，占全世界耗電規(guī)模的1%；根據(jù)測算，2019年中國數(shù)據(jù)中心的耗電規(guī)模在700多億度，占全國耗電規(guī)模的近1%。

盡管數(shù)據(jù)中心與電網聯(lián)系緊密，但目前兩者的運行和規(guī)劃基本是割裂的，主要存在著這樣一些問題：

一是目前數(shù)據(jù)中心并未充分參與電網需求側的調度，數(shù)據(jù)中心的研究主要聚焦其自身能耗，而沒有將其作為一種需求響應資源納入整體電網的大環(huán)境中。數(shù)據(jù)中心是有調節(jié)潛力的資源，若在電網規(guī)劃中充分考慮數(shù)據(jù)中心的調節(jié)作用，則會充分提高電能利用效率。

二是數(shù)據(jù)中心為了保障高可靠性而設置的高冗余配置對電網資源造成了一定的閑置。通常引入的兩路市電中，一路作為備用長期閑置，而無法納入電網的規(guī)劃或者運行工作中。電力部門被迫對數(shù)據(jù)中心運營者進行一些硬性消費指標的約束來彌補這種浪費，而數(shù)據(jù)中心運營者出于對用戶方或者相關標準的考慮，對此也無能為力。

三是數(shù)據(jù)中心集群的概念正在逐步形成，很多地區(qū)呼吁通過發(fā)電廠的電力直送等形式來支撐數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，但是目前存在著規(guī)劃和實施層面的種種困難。

四是數(shù)據(jù)中心自身耗電量較大，同時為了保證業(yè)務的可靠性對電網的質量要求較高，這對于電力資源稀缺或電網質量不佳但又想發(fā)展數(shù)據(jù)中心的地區(qū)造成了一定的壓力。

從長遠來看，數(shù)據(jù)中心和電網之間會依靠“數(shù)網協(xié)同”來走向高質量發(fā)展之路。

首先，電網規(guī)劃中充分考慮數(shù)據(jù)中心的調節(jié)作用，設計適用于數(shù)據(jù)中心的模式。數(shù)據(jù)中心是一種龐大的需求響應資源，應深度研究其在緩解電網阻塞、消納新能源等方面的作用，使得“數(shù)據(jù)中心”與“電網”真正地協(xié)同發(fā)展起來。

其次，針對數(shù)據(jù)中心的高冗余特性帶來的資源浪費問題，適當探索電網與數(shù)據(jù)中心的新合作模式。2019年全國城市地區(qū)用戶平均停電時間4.50小時/戶，其中，上海、深圳、廈門的用戶平均停電時間低于1小時/戶，而2000年全國城市地區(qū)用戶平均停電時間為9.767小時/戶。以上數(shù)據(jù)反映電力供應可靠性在不斷提升，當前業(yè)內也逐漸響起一路市電的呼聲，所以在一些電力條件優(yōu)質的地方，數(shù)據(jù)中心與電網可根據(jù)實際情況適當采取一些的新合作模式，解決高冗余配置帶來的資源閑置問題。

再次，可以考慮將發(fā)電廠的電力直送數(shù)據(jù)中心集群。作為穩(wěn)定且大量消耗電力的數(shù)據(jù)中心集群來說，這種方式可以減輕電網的負載，也能降低一定的過網費用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心和電廠利益的最大化。

最后，數(shù)據(jù)中心的綠色化發(fā)展，應進一步加強相關技術研究、測試評估、節(jié)能改造等工作。通過應用新技術、提高管理能力，不斷降低數(shù)據(jù)中心的運行PUE，從而提高數(shù)據(jù)中心的能效和綠色等級，持續(xù)促進“數(shù)網協(xié)同”的健康發(fā)展。

作者簡介

吳美希，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所數(shù)據(jù)中心研究部高級業(yè)務主管。主要從事數(shù)據(jù)中心相關的政府支撐、技術研究和標準制定，以及綠色等級評估等相關工作。

郭亮，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所副總工程師。
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