維諦技術(shù)（Vertiv）：嚴(yán)陣以待零碳未來(lái)白皮書(shū)：大型數(shù)據(jù)中心通過(guò)應(yīng)用可再生能源減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)

VERTIV.維諦技術(shù)嚴(yán)陣以待零碳未來(lái)：大型數(shù)據(jù)中心通過(guò)應(yīng)用可再生能源，減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)《嚴(yán)陣以待零碳未來(lái)：大型數(shù)據(jù)中心通過(guò)應(yīng)用可再生能源，減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)》執(zhí)行摘要中國(guó)宏觀政策從“能耗雙控”轉(zhuǎn)向“碳排放雙控”，這也導(dǎo)致大型數(shù)據(jù)中心的目標(biāo)從節(jié)能減排向節(jié)碳改變。眾多大型數(shù)據(jù)中心制定了激進(jìn)的碳排放減少或消除目標(biāo)。盡管可用性、安全性和可擴(kuò)展性仍然是數(shù)據(jù)中心的核心要素，但現(xiàn)在必須以可持續(xù)發(fā)展為導(dǎo)向來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)碳排放的減少和最終消除，必須對(duì)數(shù)據(jù)中心的電力供應(yīng)方式進(jìn)行徹底變革，而且這一變革已經(jīng)開(kāi)始。在過(guò)去的30年里，關(guān)鍵電力基礎(chǔ)設(shè)施的效率穩(wěn)步提高，可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)推動(dòng)了一波創(chuàng)新，使大型數(shù)據(jù)中心在關(guān)鍵電力基礎(chǔ)設(shè)施的利用和效率方面取得了重大進(jìn)展。這些創(chuàng)新使得今天的電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)接近100%的利用率和高達(dá)99%的效率，最大限度地提高了可用容量，同時(shí)將造成數(shù)據(jù)中心碳足跡的能源損耗最小化。這一演變的下一步是推動(dòng)本地可再生能源的發(fā)展，這需要燃料電池和氫氣發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步。隨著這兩個(gè)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展，該行業(yè)將迎來(lái)一個(gè)新的未來(lái)：本地可再生能源將為現(xiàn)場(chǎng)水解裝置提供動(dòng)力，使燃料電池能夠從邊緣到核心提供可靠和持續(xù)的電力。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)未來(lái)目標(biāo)，需要整個(gè)價(jià)值鏈之間的緊密合作。目前，維諦技術(shù)（Vertiv）正在與主要的大型數(shù)據(jù)中心、燃料電池制造商和其他利益相關(guān)者密切合作，以確保關(guān)鍵的電力系統(tǒng)能夠以最高的利用率和效率運(yùn)行，同時(shí)還提供先進(jìn)的能源管理能力，以支持實(shí)現(xiàn)零碳未來(lái)。可持續(xù)發(fā)展的機(jī)遇在過(guò)去的一年里，一些全球最大的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)承諾或加速了實(shí)現(xiàn)零碳或負(fù)碳運(yùn)營(yíng)的計(jì)劃。例如，谷歌已經(jīng)設(shè)定了到2030年只使用零碳能源的目標(biāo)。微軟則更進(jìn)一步，宣布計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放和水資源正向平衡，到2050年，該公司計(jì)劃從環(huán)境中清除的碳將超過(guò)其自公司成立以來(lái)所排放的排放總量。臉書(shū)和蘋(píng)果的2030年目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)其整個(gè)價(jià)值鏈的凈零排放。這些大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心在推動(dòng)零碳運(yùn)營(yíng)方面發(fā)揮了領(lǐng)導(dǎo)作用，但這一趨勢(shì)不僅僅局限于它們。阿里巴巴、百度、騰訊、字節(jié)跳動(dòng)、通用汽車(chē)、宜家、星巴克、聯(lián)合利華和沃爾瑪?shù)却笮推髽I(yè)也宣布在未來(lái)30年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，他們的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)必然也會(huì)納入這些倡議中。隨著越來(lái)越多的上市公司披露與氣候有關(guān)的信息，未來(lái)勢(shì)必會(huì)有更多的公司效仿。這對(duì)于能夠幫助這些組織實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的大型數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)是一個(gè)機(jī)會(huì)。大型數(shù)據(jù)中心將根據(jù)其是否能夠支持這些雄心壯志的目標(biāo)來(lái)選擇合作伙伴，而一些企業(yè)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)增加主機(jī)托管的投資是最簡(jiǎn)單且最具成本大型數(shù)據(jù)中心能夠提供碳中和的環(huán)境。運(yùn)營(yíng)，大型數(shù)據(jù)中心必須克服若干挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)零碳運(yùn)營(yíng)的方法第一步，已經(jīng)被許多組織采取，包括使用可再生能源來(lái)一步，涉及逐漸降低市電在數(shù)據(jù)中心電源中的比例。近年來(lái)，可再生能源在電力網(wǎng)中的可用量有所增加。然而，在幾乎所有地區(qū)，電力網(wǎng)都未能跟上數(shù)據(jù)中心對(duì)可再生能源的需求。在中國(guó)，2022年的發(fā)電裝機(jī)容量為52%的火力發(fā)電和48%的新能源，其中水電、光電各占總?cè)萘康?6%、風(fēng)電14%、核電2%。即使是對(duì)可再生能源最樂(lè)觀的支持者也認(rèn)為，國(guó)家要實(shí)現(xiàn)100%使用可再生能源發(fā)電，最早也要到2050年。歐洲在這方面領(lǐng)先于美國(guó)，可再生能源占電力輸出的38%，而化石燃料則占37%。中國(guó)增加可再生能源容量的速度比美國(guó)和歐洲快，但能源消耗的增長(zhǎng)也比其他地區(qū)快，煤炭仍然是該國(guó)的主要能源來(lái)源。一些超大規(guī)模的公司和大型數(shù)據(jù)中心正在充分利用其電力，并試驗(yàn)項(xiàng)目，試圖使用本地產(chǎn)生的可再生能源來(lái)為數(shù)據(jù)中心供電。盡管某些地區(qū)的個(gè)別數(shù)據(jù)中心已實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源供電，但在許多地區(qū)，可再生能源供應(yīng)能力仍然不足。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心仍然依賴(lài)化石燃料作為主要和備用電源。許多組織可以通過(guò)購(gòu)買(mǎi)可再生能源證書(shū)和電力購(gòu)買(mǎi)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)100%使用可再生能源作為電力來(lái)源的目標(biāo)。這些策略對(duì)推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展倡議至關(guān)然而，要實(shí)現(xiàn)真正的零碳運(yùn)營(yíng)目標(biāo)，最終需要減少對(duì)市電的依賴(lài)，逐漸過(guò)渡到本地清潔電力的使用。為了使數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)零碳化，目前依靠市電提供主電源，由UPS和發(fā)電機(jī)提供緊急備用電源的方法需要《嚴(yán)陣以待零碳未來(lái)：大型數(shù)據(jù)中心通過(guò)應(yīng)用可再生能源，減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)》改革。不僅市電提供可再生能源的能力有限，而且柴油和天然氣發(fā)電機(jī)也是一種需要逐步淘汰的碳排放源。短期內(nèi)，燃料電池提供了取代以碳為燃料的發(fā)電機(jī)作為備用電源的機(jī)會(huì)。例如，質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池具有出色的功率密度，即使在低溫下也能迅速啟動(dòng)，使其成為移動(dòng)和備用電源應(yīng)用的理想選擇。目前，限制質(zhì)子交換膜燃料電池作為備用電源的主要障礙包括氫氣的成本（隨著各行業(yè)對(duì)燃料電池的采用增加，氫氣的成本將下降以及儲(chǔ)存足夠數(shù)量的氫氣以確保24或48小時(shí)備用電源的挑戰(zhàn)。最終，這第二個(gè)障礙將通過(guò)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)水解來(lái)解決，由可再生資源供電可產(chǎn)生足夠的綠色氫氣，使燃料電池不僅能作為備用電源，甚至成為數(shù)據(jù)中心的主要供電來(lái)源。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電的風(fēng)能或太陽(yáng)能將為水解設(shè)備提供動(dòng)力并為鋰離子電池充電。鋰離子電池儲(chǔ)存短期備用電源的能量，而由水解設(shè)備產(chǎn)生的氫氣則供給燃料電池作為數(shù)據(jù)中心的主要電源。當(dāng)電池接近其運(yùn)行時(shí)間的極限時(shí)，UPS將數(shù)據(jù)中心切換到電網(wǎng)供電，以保持持續(xù)運(yùn)行?；诋?dāng)前技術(shù)狀況，在基本負(fù)載應(yīng)用中，固體氧化物燃料電池（SOFC）顯示出比PEM燃料電池更有前景，因?yàn)樗鼈兙哂懈L(zhǎng)的使用壽命，而且其較慢的啟動(dòng)速度SOFC使用天然氣作為燃料，并配有嵌入式重整器，但實(shí)踐證明它們也可以使用更環(huán)保的氫氣。（了解詳細(xì)氫燃料技術(shù)，請(qǐng)點(diǎn)擊查看白皮書(shū)。） 服務(wù)器和輔助設(shè)備在這種情況下，UPS除了提供電源調(diào)節(jié)和備用電源功能能源和燃料電池進(jìn)行投資的大型數(shù)據(jù)中心可能希望能夠保存多余的能源供未來(lái)使用，或在其園區(qū)內(nèi)使用，以抵消現(xiàn)有的基本負(fù)載。UPS可以對(duì)此進(jìn)行協(xié)調(diào)。未來(lái)一代的UPS平臺(tái)應(yīng)加入智能能源管理功能。這種轉(zhuǎn)變代表了本世紀(jì)以來(lái)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)中最重大的變革之一。這可能會(huì)使一些人認(rèn)為它永遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。誠(chéng)然，業(yè)界確實(shí)必須解決一些挑戰(zhàn)；然而，目前有許多大型數(shù)據(jù)中心積極采用這種方法，實(shí)踐證明這是實(shí)現(xiàn)真正零碳運(yùn)營(yíng)的最快和最可行的路徑，也是該行業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)和成功的關(guān)鍵。隨著可再生能源、燃料電池和水解技術(shù)的不斷進(jìn)步，這些技術(shù)將提高效率降低成本，最終的可行性只會(huì)越來(lái)越高。雖然數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)發(fā)生的變化主要是由可持續(xù)發(fā)展驅(qū)動(dòng)的，但它們也為大型數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了額外的好處，應(yīng)該納入決策過(guò)程：降低現(xiàn)有部署的運(yùn)營(yíng)成本。隨著本地生產(chǎn)能源的成本下降，大型數(shù)據(jù)中心將能夠根據(jù)能源成本以及空間、效率和占地面積進(jìn)行更優(yōu)化選址更靈活：一些城市和電力部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始限制向從而限制供應(yīng)商在有需求的地方選址的能力。通過(guò)采用氫燃料技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主發(fā)電，成為能源獨(dú)立型企業(yè)，大型數(shù)據(jù)中心將更加靈活地在一級(jí)和二級(jí)市場(chǎng)選址，減少對(duì)當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的依賴(lài)減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)在短期內(nèi)是一種競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在長(zhǎng)