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數(shù)據(jù)中心的用電量約占到全球用電量的1%。運營商在數(shù)據(jù)中心部署不間斷電源（UPS）系統(tǒng)，以便最大限度地減少因供電不穩(wěn)定而造成的中斷，從而提高數(shù)據(jù)中心的可靠性...

然而，新的技術(shù)支持UPS與電網(wǎng)交互，為更具可持續(xù)性的數(shù)據(jù)中心賦能。vITesmc

數(shù)據(jù)中心與面向智能電網(wǎng)的UPS技術(shù)

Omdia 的報告《Data centers: Energy consumption is all about workloads》強調(diào)了很重要的一點，即要了解業(yè)務(wù)負載及其管理，以及它們對能耗的影響。在數(shù)據(jù)中心，IT 設(shè)備由 UPS 系統(tǒng)供電來降低故障風險。UPS已經(jīng)具備諸多優(yōu)點，包括高效率、較小的占用空間、改進的電池儲能系統(tǒng)和監(jiān)控。如今，該技術(shù)甚至能夠與電網(wǎng)交互。vITesmc

重要信息

新技術(shù)使智能電網(wǎng)成為可能。
面向智能電網(wǎng)的 UPS 和儲能系統(tǒng)有助于打造更具可持續(xù)性的數(shù)據(jù)中心。

建議：數(shù)據(jù)中心管理和運營人員需要針對UPS策略做出決策。首先，必須樹立意識、了解面向智能電網(wǎng)的UPS技術(shù)。除此之外，還要對組織進行全盤考慮，這樣才能更好地確定長期的數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略。vITesmc

新技術(shù)為智能電網(wǎng)賦能

電網(wǎng)

電網(wǎng)（electric grid）由輸電線路、變電站、變壓器以及其它將電力從電廠輸送到用戶的部件組成。它通常被稱為“the grid”。設(shè)備、電池、自動化、計量和監(jiān)控方面的新技術(shù)正在使智能電網(wǎng)成為可能。智能電網(wǎng)是一種允許電力公司與用戶或供應(yīng)商與消費者之間進行雙向交互傳感和通信的能力。這代表著分布式能源在助力電網(wǎng)方面擁有巨大機會，其中包括UPS和電池儲能系統(tǒng)(BESS)。vITesmc

具有這種能力的UPS通常被稱為面向智能電網(wǎng)（smart grid ready）、電網(wǎng)交互式的分布式能源(DER)或UPSaaR (UPS作為備用電源)。在本報告中，我們把它們稱為面向智能電網(wǎng)的UPS?；跀?shù)據(jù)中心行業(yè)當前的運營情況、優(yōu)先事項和機遇，我們預(yù)計數(shù)據(jù)中心將成為該技術(shù)的重要舞臺。vITesmc

儲能系統(tǒng)有助于可再生能源的整合

電池工業(yè)在不斷發(fā)展，對能源行業(yè)產(chǎn)生了顛覆性影響。電池能量密度和占用空間方面的進步，包括鋰離子等技術(shù)，已經(jīng)改變了消費電子產(chǎn)品和電動汽車市場。特斯拉通過Megapack產(chǎn)品（可達兆瓦時）徹底改變了我們對大型電池儲能的看法。Megapack還可以連接到可再生能源。特斯拉還提供先進的監(jiān)控功能以及AI賦能的能源交易平臺，用于控制這些電池并實現(xiàn)創(chuàng)收。vITesmc

將可再生能源整合至更動態(tài)的電網(wǎng)可受益于儲能系統(tǒng)，它有助于平衡能源供需。儲能系統(tǒng)支持在可再生能源供應(yīng)超過系統(tǒng)需求的情況下存儲電力，然后在發(fā)電量低的情況下提供電力。包括電動車和儲能在內(nèi)的清潔能源技術(shù)部署政策推動該領(lǐng)域取得了顯著進展。vITesmc

鑒于技術(shù)上的優(yōu)勢以及價格大幅降低，鋰離子電池是目前發(fā)展最快的儲能技術(shù)。鋰離子電池具有諸多優(yōu)點，包括性能強、能量密度大、充電速度快、生命周期長(8 - 10年)、工作溫度高、重量輕以及占用空間小。vITesmc

數(shù)據(jù)中心與面向智能電網(wǎng)的UPS

在數(shù)據(jù)中心，IT設(shè)備(服務(wù)器、存儲和交換機)由UPS系統(tǒng)供電，UPS系統(tǒng)對電源線進行調(diào)節(jié)，防止電源干擾，包括中斷、欠壓、過壓、閃變、瞬變事件和諧波失真。UPS系統(tǒng)需要得到適當?shù)牟僮骱途S護，從而提高可靠性、降低故障概率。在典型應(yīng)用中， UPS電池僅在停電情況下使用。對數(shù)據(jù)中心行業(yè)來說，使UPS能夠與電網(wǎng)進行交互是一種新方法—通過這種方法，數(shù)據(jù)中心行業(yè)將獲益良多。vITesmc

面向智能電網(wǎng)的UPS和儲能系統(tǒng)有助于打造更具可持續(xù)性的數(shù)據(jù)中心

下一步將采用面向智能電網(wǎng)的UPS技術(shù)

施耐德電氣、Vertiv和Eaton等公司已經(jīng)在提供面向智能電網(wǎng)的UPS。圖1展示了面向智能電網(wǎng)的UPS方塊圖，其中雙向箭頭表示能量可以根據(jù)應(yīng)用流向任何方向。我們可以總結(jié)出不同的運行模式:標準運行、能源需求管理、快速頻率響應(yīng)以及助力電網(wǎng)。vITesmc

Figure 1: Smart grid ready UPS block diagramvITesmc

Source: OmdiavITesmc

標準運行: UPS和BESS為關(guān)鍵負載提供所需的能源，防止停電或其它電源干擾事件引發(fā)停工。根據(jù)電源故障的持續(xù)時間，發(fā)電機可以成為解決方案的組成部分。因此，在電網(wǎng)或發(fā)電機運行的大部分時間， BESS不會被使用—這可以被理解為未充分利用的資源。借助UPS面向智能電網(wǎng)的能力，可通過其它運行模式提高資源利用率。盡管如此，牢記可靠性至關(guān)重要，并且UPS系統(tǒng)必須在斷電時確保關(guān)鍵負載所需的運行時間。vITesmc

能源需求管理: 在這種運行模式下，我們考慮通過調(diào)節(jié)來減少、壓低或轉(zhuǎn)移用戶的能源需求。我們利用UPS和BESS來提供負載向電網(wǎng)索取的全部或部分能源。這種運行方式減少了用戶的能源需求，有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定。此外，BESS可以在能源價格較低的低需求時段充電。能源峰值調(diào)整是一種常見應(yīng)用場景，即在能源需求的高峰時段（通常價格更高）減少購買公用事業(yè)公司的能源。vITesmc

快速頻率響應(yīng): 太陽能和風能等可變可再生能源的使用給電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來了額外的挑戰(zhàn)。能源供給與消耗的平衡情況會影響電力系統(tǒng)的頻率?？焖兕l率響應(yīng)是UPS的另一個應(yīng)用場景，可配合將可再生能源整合到電網(wǎng)的工作。快速響應(yīng)的BESS可實時提高電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。vITesmc

助力電網(wǎng): 該技術(shù)使UPS和BESS能夠作為一種雙向分布式能源向電網(wǎng)供電。它們可以成為分布式能源的一部分，以微電網(wǎng)等形式連接到電網(wǎng)。這個概念提供了一個去中心化、模塊化、更靈活的解決方案，其中的資源更靠近所服務(wù)的負載。它有時被稱為分布式儲能系統(tǒng)(DESS)。由于需要滿足特定的技術(shù)要求，政府、法規(guī)和標準在其中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。vITesmc

概括來說，面向智能電網(wǎng)的UPS和BESS有助于更高效、可持續(xù)的能源使用，同時提高系統(tǒng)的靈活性。能源需求管理和儲能技術(shù)使可變可再生能源的整合成為可能。vITesmc

本文作者：云和數(shù)據(jù)中心研究，Omdia 首席分析師 Moises LevyvITesmc

責編：Elaine

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新技術(shù)為智能電網(wǎng)賦能——UPS技術(shù)助力數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性