在“双碳”目标下,高效节能、绿色减碳是数据中心发展的必然发展方向之一,“东数西算”工程的目的之一便是促进数据中心绿色化发展。而在推动数据中心节能减排过程中,有一点是无法绕开的,那就是提升数据中心制冷能效。

在数据中心运行过程中,制冷是必不可少的一环,但也因此产生了巨大的能源消耗。因此,如何减少制冷环节的能耗,提升清洁能源的使用比例,以降低PUE值成为数据中心必须进行的思考。这其中,离不开中央空调水蓄冷技术的发展。

同时,在“东数西算”工程全面启动的背景下,当前水蓄冷技术存在哪些难点或问题?它如何更好的与其他节能技术进行结合?未来的发展趋势又是什么?记者就此采访了广州泰阳能源科技有限公司总经理陈向阳。

陈向阳

广州泰阳能源科技有限公司总经理陈向阳

水蓄冷结合高效机房等多种技术推动数据中心节能减碳

水蓄冷技术是将夜间多余谷段电力用来制冷,并以低温水方式储存起来,在白天用电高峰释放出冷量给环境和设备冷却使用,为用户获取峰谷电价差效益,提高电网负荷率和安全性及促进电网平衡的技术。在数据中心领域中,通过瞬间启动,蓄冷槽可以为机房提供冗灾应急供冷。

这涉及到了太阳能、水能等清洁能源的利用。借助昼夜交替的冷热变化和用电负荷的峰谷差异特点,利用冷热能、电能等储藏和运输技术,水蓄冷在用能侧主动进行了存取结合,以实现清洁能源的消纳和高效利用。

从数据中心实践来看,水蓄冷需要将多种技术手段综合利用才能更好的发挥其效用。陈向阳表示:“单一节能或蓄冷技术应用存在一定局限性,泰阳能源通过高效机房与水蓄冷的有机结合,不但推动了数据中心的节能高效,还在有序用电、移峰填谷方面充分获取了电价差效益。再结合数据中心应急供冷、安全保障,让相关数据中心具备了安全高效、节能节费的综合优势。”

以中央空调的能效衡量指标COP(性能系数)为例,陈向阳指出,国内90%左右的制冷机房COP能效在3左右,按照这个能效,假设平均电价是0.75元/千瓦,用冷单价大概为0.25元/千瓦。而如果充分利用高效制冷机房和水蓄冷,COP能效将大幅度上升,用冷单价将降到0.1元/千瓦以下,用冷单价下降幅度超过60%。

同时,水蓄冷技术和储电相互补充,陈向阳认为,两者均是在多余电力或低谷用电时储存能量,在电力不足或高峰用电时释放能量,通过移峰填谷来获取电价差效益或消纳清洁能源。如果可以将二者结合起来,数据中心便能够创造更大的经济效益。

影响水蓄冷技术发展的PUE指标等难点应如何应对

水蓄冷技术的发展推动了数据中心的节能减碳,但这并不代表数据中心能够无所顾忌的使用水蓄冷,从实际情况来看,数据中心在应用水蓄冷时,需要考虑多种因素,对多个难点进行攻克解决。

陈向阳表示,数据中心在应用水蓄冷时面临的问题主要体现在四个方面。

一,蓄冷槽的空间问题。水蓄冷效率较高,但蓄冷密度比较小,因此,占用空间较大。这就需要水蓄冷厂商在设计时,做好预留空间,如利用地下水池或者地面空地上建蓄冷罐,或将消防水池以及部分不重要的空间利用起来。

二,受政策影响,水蓄冷的应用与部分数据中心降低PUE的期望存在一定矛盾。目前很多数据中心都采用中温水来供冷,因为占用空间较大,为节约空间,水蓄冷需降低蓄冷温度来加大蓄冷温差,这就可能导致主机效率下降,蓄冷用电量增加,按正常计算PUE的话,会起负面作用。

在《上海数据中心建设导则(2021版)》里面为鼓励数据中心用水蓄冷,在评价PUE上,采用水蓄冷影响因子,抵消水蓄冷用电增加导致PUE上升的影响,部分数据中心PUE因此还略有下降,达到节约电费和PUE降低的双重受益。但目前此类建设导则较少,单纯以此来看,水蓄冷在此类数据中心PUE的降低上并不占优势。

三,水蓄冷应用还应注意安全与节能的平衡,节能节费需建立在数据中心安全可靠的基础上,为保障系统安全,甚至可以牺牲节约电费。并且,数据中心还应通过各种备用冷源,使系统更加可靠,不能为了节能损害到安全。

四,移峰填谷水蓄冷可与应急供冷进行结合,也可与冷却水的应急水池和消防水池结合,此时水蓄冷方案要充分考量各种功能水池相互可能造成的影响,进而使水池在应用时,不会对其他水池的功能造成负面影响。

“东数西算”将改变水蓄冷企业发展格局

水蓄冷在数据中心上的应用受产品自身、技术、政策、安全等影响,目前,在数据中心方面,“东数西算”工程的启动可谓影响最大,也将深刻影响水蓄冷的发展路径。

陈向阳认为,“东数西算”工程是国家大的战略,将对数据中心节能减碳产生重要影响。中西部全年的气温相对比较低,能源价格较低,且清洁能源丰富,能有效减少数据中心能源使用,降低运营成本,这将推动高耗能数据中心转移到中西部地区,有利于数据中心行业节能减碳及发展。

泰阳能源

水蓄冷行业的格局也将因此发生改变,陈向阳表示,对于水蓄冷企业来讲,西部用电峰谷差较大,水能、风能、太阳能等清洁能源消纳需求更有利于水蓄冷的推广,这无疑会影响企业的产业及市场布局。他以泰阳能源为例指出;“泰阳能源将扩大市场的范围,以前主要精力在华南、华东、华北,此后将投入更多的力量在中西部,在市场方面力求同国家政策进行匹配,未来将全面拓展全国市场。”

此外,技术是水蓄冷的根本。陈向阳表示,泰阳能源将继续大力研发高新技术的节能产品,如人工智能控制技术、数据中心芯片及液冷技术、自然冷源的应用技术、相变蓄冷技术等技术相关产品。这些技术与产品既能与目前泰阳能源实施的水蓄冷、高效机房等进行结合,又进一步延展了技术的深度和应用范围,将推动泰阳能源在多个维度提升自身的技术解决方案,为节能减排做出更大贡献。

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