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微软的一组电池,为爱尔兰消费者节约了数千万美元

2025China.cn   2022年08月23日

  现如今,爱尔兰近400个风电场为全岛供应了超过35%的电力。这些绿色能源会通过电网传输至农场、企业和家庭,帮助公共事业单位减少燃烧化石燃料发电而排放的二氧化碳等温室气体。

  就像世界上其他地方一样,爱尔兰的风力强度在每一天和整个季节内都会不断波动,这导致发电量也随之发生变化。随着可再生能源使用量的增加,这一现状给电网运营商带来了越来越大的挑战。因为供应商需要解决电力供给与消耗之间的平衡问题,做到精准供电。

  今年晚些时候,微软都柏林数据中心配备的锂离子电池组将成为解决方案的一部分,以帮助缓解这一问题。

  通常,这些电池作为备用电源在紧急情况下为该数据中心供电。它们均已通过认证、测试并获批接入当地电网,可在电力需求超过风能、太阳能和其它能源产生的电能时,帮助电网运营商实现不间断供电服务。

  微软能源部高级项目经理 Nur Bernhardt 表示:“提供这种电网服务是我们释放数据中心价值的一种方式。”

1、电网脱碳

  世界各地的电网运营商通常依赖煤炭或天然气发电厂来维持所谓的旋转储备或过剩产能,从而快速响应需求变化,确保电力供应服务。

  Bernhardt 解释道,使用数据中心电池来提供这些服务,可减少发电厂旋转备用的压力,从而降低电力行业的二氧化碳排放量。

  这些电池是微软数据中心不间断电源(UPS)的一部分。微软都柏林数据中心的 UPS 采用最新技术,可实现与电网的实时交互。

  微软委托能源咨询公司 Baringa 对这项技术的潜在影响进行了分析研究,结果表明,如果使用电网交互式 UPS 系统取代爱尔兰和北爱尔兰当前的化石燃料发电厂,到2025年预计可减少二氧化碳排放量约200万吨。

  Mark Turner 是 Baringa 在能源实践领域的合作伙伴,他也参与了该分析研究项目。他表示:“这无疑扭转了全国二氧化碳排放的局面。”

  他还解释道,到2025年减少二氧化碳排放量200万吨,这大约相当于爱尔兰岛电力行业总排放量的五分之一。

  此外,依赖电网交互式 UPS 技术提供电力服务,可省去维持燃煤和天然气发电厂旋转备用所需的燃料成本和其他成本,从而可帮助爱尔兰的终端消费者节约数千万美元。

  Turner 表示:“第三个好处在于你不用再被迫弃用太多可再生能源。因为如果启动燃气发电厂来提供电力服务,就必须弃用其他一些东西,而这往往就是可再生能源。如果采用UPS来提供这项服务,就不必再这样做了。”

▲ 在爱尔兰都柏林微软数据中心,Enel X 英国和爱尔兰区运营负责人 John Byrne(右)和Enel X 英国和爱尔兰区现场运维工程师 Michal Frąckowiak 正在电网交互式 UPS 系统测试期间检查电脑屏幕上的数据。摄影:Naoise Culhane。

2、将数据中心转变为电力资产

  运营数据中心的人员经常谈论关乎可靠性的“5个9”,也就是向客户承诺数据中心的正常运行时间达到99.999%。为此,数据中心运营商在某种程度上将 UPS 中的电池作为备用电源,在停电时为服务器供电。

  UPS 系统的主要作用是为服务器提供电力调节。UPS 系统始终处于开启状态,为服务器提供保护。2017年,微软开始发掘这些资产的潜力。

  微软数据中心高级开发团队资深设计研究员 Ehsan Nasr 表示:“我们的理念是使用 UPS 提供持续保护,并更换 UPS 控制器,向电网回馈电力。”

  微软数据中心高级开发团队杰出工程师兼副总裁 Christian Belady 指出,随着电网中可再生能源使用量的逐渐增加,电网频率正变得越来越不稳定。

  他解释说,这种波动性的加剧反过来也可以体现出电池等资产的价值,因为电池可有助于维持电力供需平衡。

  Belady 表示:“我们的数据中心就有这种电池资产。那么,我们为何不将它作为一种双重用途的资产提供给电网,并采用一种动态方法来对它们进行管理,从而提高效率和资产利用率呢?这也正是促成这种双赢局面背后的原因。”

  为了实现这个目标,微软团队与智能电源管理公司伊顿开展合作,共同开发和测试电网交互式 UPS。2020年,两家公司在微软芝加哥数据中心进行了概念验证实验,并在微软位于华盛顿州昆西市的数据中心进一步完善了这项技术。

  Nasr 表示:“我们正在确保可以提供精确的 UPS 功能,同时通过数据中心和公用事业之间的安全通信,向电网提供辅助服务。”

▲ 微软数据中心高级开发团队杰出工程师兼副总裁Christian Belady站立在微软数据中心两相浸入式冷却罐旁边。摄影:Gene twitt。

3、微软UPS率先落地爱尔兰

  微软首席项目经理 Mycah Gambrell-Ermak 曾参与这个项目。他表示,在证明电网交互式 UPS 技术可以为电网提供服务之后,接下来需要寻找合适的市场进行部署,并建立商业案例。

  微软将目光投向了爱尔兰,爱尔兰的可再生能源发电量已占到全国总发电量的35%以上,而且预计到2030年这一数字将增至80%。然而,让可变发电量达到这一水平的前提是通过化石燃料发电厂确保电网稳定运行。

  Gambrell-Ermak 表示:“在一些地区,市政当局或公用事业公司正在试图摆脱化石燃料。鉴于此,一旦可再生能源储备下降,作为企业,我们所能做的就是承担自身的电力负荷,我们可以通过使用储能电池来减少负荷。

  爱尔兰国有电力传输运营商 EirGrid 负责电网服务市场,并格外重视绿色解决方案。微软正在与能源服务和解决方案提供商 Enel X 公司合作参与这一市场,Enel X 公司能够聚合工业和商业能源消费来构建虚拟电厂。

  Gambrell-Ermak 解释说:“公用事业公司可以通过聚合器向我们发送信号,通知我们通过储能电池放电补偿负荷,从而减轻电网负荷压力。”

▲ 在爱尔兰都柏林微软数据中心,Enel X英国和爱尔兰区运营负责人正在对电网交互UPS进行系统测试。摄影:Naoise Culhane 摄。

4、全球电网脱碳蓝图

  Enel X 公司法规事务高级总监 Paul Troughton 表示,EirGrid 的电网服务市场为全球电力行业构建了一个技术蓝图,在数据中心和其他工业设施中的电网交互式 UPS 系统的赋能下,全球电网实现脱碳指日可待。

  他表示:“我经常将爱尔兰看作未来其他系统电网的一个缩影。”

  随着其他国家逐步转向可再生能源发电,他们也将面临类似的问题。

  Troughton 表示:“随着可再生能源发电比重不断上升,传统发电厂将逐步退出,因此无法像过去那样继续提供电力服务。在这种情况下,你必须设法提高电网频率管理能力。”

  Bernhardt 提到,微软正在寻求机会,以期借助其全球数据中心的电网交互式 UPS 技术来确保电网稳定运行,从而进一步加快电网脱碳进程。

  微软承诺到2030年实现负碳排放,除了采用电网交互式 UPS 技术之外,该计划还包括在数据中心对服务器进行浸入式冷却试验,使用氢燃料电池作为备用电源,以及通过改变操作方式来提高效率和改进设计,如采用高密度冷却板解决方案。

  Bernhardt 表示:“我们的长期愿景是转变数据中心资产,使其能够在满足自身运营需求的同时创造社会效益。”

  他解释道,EirGrid 的电网服务市场给像微软这样的企业提供了机遇,让他们能够部署解决方案,助力解决因可再生能源使用量不断增长而导致的电网可靠性问题。

  “我们能够满足客户的可靠性要求,同时利用我们的基础设施提高电网的可靠性,帮助减少二氧化碳排放量,并降低所有能源消费者的成本。”

(文章来源:微软科技)

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