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                【原創】GGII:年耗電量超1500億千瓦時,锂電池將助力數據中心顯著節約成本
                數據中心 文章來源自:高工锂電網
                2019-09-16 09:53:15 閱讀:18630
                摘要報告預計2023年中國數據中心總用電量將達到2667.92億千瓦時,未來5年(2019年-2023年)將增長66%,複合增長率將達到10.64%。

                2019年9月9日,國際環保組織與華北電力大學聯合發布《點亮綠色雲端:中國數據中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告,數據顯示,2018年,中國數據中心總用電量爲1608.89億千瓦時,超過上海市2018年全社會用電量,占中國全社會用電量的2.35%。報告預計2023年中國數據中心總用電量將達到2667.92億千瓦時,未來5年(2019年-2023年)將增長66%,複合增長率將達到10.64%。

                1數據中心運維降成本

                數據顯示,2017年我國數據中心數量已超過40萬個,隨著我國社會信息化水平不斷提高,信息化建設步伐不斷加快。伴隨著信息消費快速增長,數據中心作爲通信的重要載體,其建設也進入快速發展期。

                我國數據中心占用能耗較高,年耗電量超過全社會用電量的1.5%,大多數數據中心的電能使用效率(PUE)仍大于2.2,與國際先進水平相比有較大差距,節能潛力巨大。同時,數據中心大量用電産生的碳排放,消耗大量的水資源,其設備廢棄後造成較大汙染,給資源和環境帶來巨大挑戰。因此我國提出以PUE1.4爲指標,建設綠色型數據中心的目標。

                圖表 1部分綠色型數據中心試點單位

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                數據來源:工信部、國家能源局、高工産研锂電研究所(GGII)整理

                爲了提高數據中心用電可靠性,並且降低用電量。2019年“兩會”期間,國家電網有限公司提出要探索利用變電站資源建設運營充換電(儲能)站和數據中心站的新模式:多站融合。多站融合是指在變電站、充換電(儲能)站和數據中心站的基礎上,增加5G基站、北鬥地面增強站、光伏站、綜合能源站等,實現清潔用電、低價用電的特點。

                利用變電站選址靠近用戶,電力供給充足,覆蓋用電客戶廣泛等特點,支持數據中心計算、存儲、鏈接等功能對于電力、環境的服務需求。滿足5G網絡建設中的多接入邊緣計算(MEC)站建設需求,爲泛在電力物聯網提供實現物理世界和數字世界連接的IT基礎設施資源。

                目前已有重慶等省市正在規劃建設多站融合項目,重慶以“共商共建共營共贏”的商業模式爲准則,在110千伏沙溝變電站多站融合項目中結合了變電站、數據中心、存儲中心、邊緣服務等多項功能,已爲騰訊雲遊戲、愛奇藝視頻、CDN(內容分發網絡)下沉節點提供計算、存儲等服務。通過雲邊協同,可極大提高遊戲、視頻等用戶體驗,並帶動新業務發展。

                2锂電池儲能在數據中心的應用場景

                UPS是爲重要設備保障電力供應的設備,數據中心由于其重要性都有配置。A級數據中心設有柴油發電機時,UPS電池後備時間要求不低于15min。早期UPS通常采用鉛酸電池,但目前锂電池滲透率以不斷提高。爲了保證數據中心信息設備供電質量和供電可靠性,UPS是必需的,與經濟效益無關。

                圖表 2鉛酸電池與锂電池電池管理難度對比

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                數據來源:施耐德電氣信息與技術、高工産研锂電研究所(GGII)整理

                UPS+儲能(Storage Power Supply)簡稱SPS系統,是指UPS和儲能相融合的系統,是在锂電池UPS的基礎上,通過增加配置電池的容量,實現建設儲能電站的目的。利用峰谷電價進行套利,而剩余電量作爲備電。偶爾停電時,電池放電到70%~80%,對電池壽命影響不大。

                國內儲能市場由于初始投資大,需求不穩定等情況,發展情況一直不溫不火。但在UPS锂電化以及多站融合的背景下,整體而言,數據中心儲能是目前儲能市場中非常有應用價值的細分市場

                圖表 3華爲數據中心UPS5000-S


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                數據來源: 企業官網、高工産研锂電研究所(GGII)整理 

                3、锂電池經濟型分析

                數據中心供電一般采用2N UPS結構,兩套2N的UPS系統共需要4個配電櫃位、2個800A框架斷路器及10個250A的塑殼斷路器,電壓器負荷通常在50%以下。雖然數據中心服務是全天候運轉,但夜間還是存在服務器點擊率降低,自身功耗減少的情況。並且由于充電多是在低谷電時段,充電倍率小,充電時間長,常規負載會減小。所以帶給變壓器的壓力影響非常有限,從硬件角度來講,雖然锂電池UPS與傳統鉛酸電池不同,但經過測試更換鉛酸只需增加整流模塊功率即可,逆變模塊無需改變,因此不會影響到UPS可負荷的機櫃數量。

                圖表 4  UPS産品組成展示

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                數據來源:企業官網、高工産研锂電研究所(GGII)整理

                2018年,南方監管局發布《南方區域電化學儲能電站並網運行管理及輔助服務管理實施細則(實行)》,細則中規定,儲能電站根據電力調度機構指令進入充電狀態,按其提供充電調峰服務統計,對充電電量進行補償,具體補償標准爲0.05萬元/兆瓦時。

                當數據中心帶有儲能功能後,特別是多占融合的場景下,也可以參與到充電調峰當中。只要充分管理好電池,在響應充電調峰時,就可以獲得相當不錯的補貼。以每台儲能UPS配置6組LFP電池爲例:一個擁有30台儲能UPS,共計576kWh電池。

                爲不影響數據中心正常工作,以充入20%的電量來計算則調峰一次的充電收益爲30*576kWh*20%*0.5元/kWh=1728元。而锂電池的長循環特點也可以在調峰中發揮作用,實現經濟效益。

                圖表 5锂電池UPS循環測試圖


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                數據來源:企業官網、高工産研锂電研究所(GGII)整理


                此外,在日本、新加坡、香港這類寸土寸金的地區,用戶對于電池的占地空間和重量更爲關注。由于锂電池的能量密度是鉛酸電池6-7倍,這樣其占地空間比鉛酸電池減少60%以上,機房空間可以節省出來擺放服務器機櫃來出租盈利或者備用應對後期擴容。同時锂電池的重量比鉛酸電池輕70%以上,因此可以大大減輕對于樓板承重的壓力,這樣承重改造費用得以大幅縮減,並且可以降低數據中心所在環境限制,在寫字樓空間中的應用可能性也不斷提高。


                圖表 6數據中心電池方案占地對比

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                數據來源:施耐德電氣信息技術、高工産研锂電研究所(GGII)整理


                4、DC機房對锂電池的需求規模

                目前數據中心可分爲電信類、互聯網、公共機構、制造業、能源業、金融六大應用場景。以電信業爲例,在5G建設的高增速推動下,電信業數據中心的建設速度也不斷提高。

                5G時代,雲計算量將大幅增長,數據機房的建設/擴建都將帶來電池需求量的增長。由于機房空間確定,未來電池擴容只能依賴使電池能量密度更高的電池,因此锂電池在數據中心的滲透率將不斷提高。GGII通過調研與測算,2019~2025年5G電信類機房將累計增加5.8GWh的锂電池需求,锂電池滲透率逐年提高。

                互聯網以及制造業領域,隨著工業互聯網、邊緣計算等需求量已接近爆發期,未來建設數量也十分可觀。對于制造業數據中心來說,由于數據中心儲能可以與生産用電相協調,其建設可行性更高。

                圖表 7 2019-2025年電信類DC機房的年度增量

                image.png

                數據來源:高工産研锂電研究所(GGII)

                在數據中心電池巨大應用前景和華爲等企業涉足的吸引下,布局者逐漸增多,而不少企業和投資者在進入數據中心用锂電池領域的時候,並不了解目前行業的實際情況,缺少産業相關數據。爲給産業界和投資界提供更翔實、更准確的決策和投資依據,高工産研锂電研究所(GGII)通過對全國主要锂電池UPS及其上下遊企業的大量實地調研,結合行業領軍人物的面對面采訪,收集大量的第一手資料的基礎上,形成《2019年中國數據中心儲能UPS行業調研分析報告》。

                本報告對2018-2019年中國數據中心锂電池行業的行業特征、政策環境、市場規模、競爭格局、應用領域、技術趨勢等進行詳細的研究和分析。高工産研儲能研究所(GGII)希望通過實際的調查研究,爲企業決策人、投資機構以及想了解中國锂電池行業的人,提供准確、有參考價值的報告。

                數據範圍說明:

                l  本報告數據更新至2018年12月,部分數據更新到2019年9月

                l  本報告數據以中國大陸地區數據爲主,全球其他地區數據少量涉及

                l  本報告所述锂電池是指二次锂離子電池,中國大陸、港澳台地區锂電池産值産量,不包括外資企業(含日資企業ATL),除有特殊說明外。

                版權說明:

                本報告版權歸高工産研所有,只限客戶自身使用,不得擴散給任何第三方使用

                報告咨詢:陳先生 0755 2698-1898(717) research1@gaogong123.com

                報 告 目 錄

                第一章 數據中心锂電池應用介紹

                第一節  數據中心簡介

                1、 數據中心在通信系統的作用

                2、 數據中心的結構

                3、 數據中心設計發展方向

                第二節  數據中心UPS系統

                1、數據中心用電結構

                2、UPS産品作用與特點

                3、UPS的锂電化進程

                第三節 數據中心UPS儲能系統

                1、 數據中心UPS痛點

                2、 業界現有探索解決方案

                3、 不同數據中心儲能系統的經濟性

                4、 區域市場的數據中心儲能特色

                 

                第二章 數據中心市場規模分析

                第一節  中國數據中心市場規模

                1、 中國數據中心發展規劃

                2、 電信類數據中心市場規模

                3、 互聯網數據中心市場規模

                4、 能源類數據中心市場規模

                5、 制造業數據中心市場規模

                6、 公共數據數據中心市場規模

                第二節  數據中心UPS市場規模


                1、 電信數據中心市場UPS需求量

                2、 互聯網數據中心市場UPS需求量

                3、 能源數據中心市場UPS需求量

                4、 制造業數據中心市場UPS需求量

                5、 公共數據中心市場UPS需求量

                6、 UPS市場競爭格局

                7、 數據中心市場發展方向及價格分析

                第三節  數據中心儲能型UPS市場規模

                1、 數據中心市場儲能UPS需求量

                2、 數據中心市場儲能市場格格局

                3、 數據中心儲能市場發展方向及産品價格預測

                 

                第三章 數據中心锂電市場預測

                第一節  UPS用锂電池産品性能特點

                第二節  UPS锂電池市場競爭格局

                第三節  UPS锂電池價格分析

                第四節  2014-2018年數據中心锂電池規模

                第五節  2019-2023年數據中心锂電池規模預測

                 

                第四章 UPS産業鏈企業介紹

                第一節  UPS企業介紹

                第二節  相關锂電池生産企業介紹

                第三節  數據中心服務企業介紹

                 

                第五章 锂電池UPS行業投資者建議

                第一節 锂電池UPS切入點分析

                第二節 锂電池UPS投融資特點分析

                第三節 通信儲能行業投資建議

                1、 投資企業

                2、 已有制造業企業

                3、 新進入者

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