降碳为先 成本为王！绿色数据中心的能源“新”解法

  当前，我国的数字化的经济不断提速发展，从数字中国、新基建到“东数西算”战略的启动，数据中心产业规模逐步扩大，其高能耗的问题也日益凸显。伴随着国家“双碳”战略的提出，数据中心的发展需要结合节能降碳，又再度加速数据中心向“绿色”转型。

  从工信部等六部门公布的国家绿色数据中心名单来看，提升新能源利用率是数据中心“绿色化”的一大手段。例如，入选名单的阿里巴巴张北数据中心，其绿色能源使用率超过50%。如百度、腾讯等数据中心相关头部企业也都提出不晚于2030年，实现100%绿色电力”的目标。

  近年来，随着数据中心节能减碳力度的加大，尤其是“零碳”、“近零排放”等发展的新趋势下，新能源将成为数据中心未来电力的基础。新能源直流供电系统具有控制快速灵活、系统效率高、供电容量大、线路损耗小、电能质量高、具备无功补偿能力等优点，更适合于分布式电源、储能装置和直流负荷的灵活接入，是数据中心供能系统发展的重要方向。

  为解决数据中心新能源供给问题，提升空间的利用效率。经过多年发展，HVDC、巴拿马电源以及固态变压器（SST）等电源解决方案不断涌现，其中SST隐隐有着成为数据中心供配电系统终极解决方案的趋势。

  “数据中心传统的UPS供电方案，是由高压配电柜、变压器、低压配电柜、UPS等组成。经历了多年的发展，整体系统方案相对成熟。但缺点也相对明显，如设备种类数量多，电能变换环节多，占地面积大，转换效率低等。针对这些固有缺点，目前行业内也展开大量新拓扑、新方案的研究。”西安西电电力电子有限公司副总经理白世军介绍到。“数据中心的核心设备其实是服务器等设施，而传统方案中供电设备品牌众多，采购及现场安装管理也存在诸多问题，导致交付周期长达6-12个月甚至更久，这一些都会阻碍数据中心的投资建设。”

  针对用户痛点，西电电力电子提出了基于SST技术的数据中心中压直供直流电源产品。白世军表示，不同于传统方案的分散式设备，产品采用一体化设计，省却设备间的联试联调环节。中压10KVac接入后，可以直接输出240V直流电源。同时，SST简化了链路传输环节，供电链路更简洁，可保证传输效率大于97.5%。产品出厂前完成预制预调，在现场能轻松实现“即插即用”，由此来大幅压缩整个供电链路的建设周期，达到“小于90天”建设周期目标。

  公司产品线总监石松进一步补充道，通过高频隔离有效提升设备功率密度，无需配置工频/移相式变压器、低压配电柜等，占地面积相比于HVDC方案减少63%以上，大大降低数据中心初期建设投资所需成本及全生命周期投资收益率。产品覆盖500kW至3MW不同容量等级，支持客户深度定制，可实现按需建制、随需扩容。

  在解决空间、效率问题后，成本才是用户最关心的问题！数据中心具有技术壁垒高、投入大、成本高的特点，需要在基础设施上尽可能地减少相关成本和提升效率，以换取市场的青睐。

  电力电子技术给人的印象始终是优点众多，而缺点就一个字“贵”！这也是该技术在市场推广中的一大“卡脖子”难题。传统SST发展是立足于电力行业的，拓扑方案也更适用于电力行业。同时受限于进口器件价格、控保技术等原因，价格一直“居高不下”，不适宜在IT行业推广。

  “目前，经过公司团队的不懈努力，能轻松实现压缩SST成本达65%以上，与传统供电方案成本基本一致。”白世军向北极星电力网透露，压减成本其实十分艰难。公司研发团队历时一年，针对数据中心供电自身特性进行拓扑迭代，开发出了低成本拓扑方案。同时在开关器件、隔离变等核心部件上进行全方面的国产化替代，并对控保系统做逐步优化，在保证可靠性的同时做足“减法”。

  关于“减法”，石松总监进一步补充道，固态变压器的“高频隔离+功率器件”方案，舍弃了传统方案中必备的工频电力变压器、移相变压器等环节，供电链路更简洁，同时实现了模块软开关技术，大幅度降低的功率器件的开关损耗，模组化的设计使整机具备冗余能力，降低了维护难度以此实现了供配电系统的高效运行，同时低成本与高拓展的特性可大幅度降低创新产品的推广难度，并可按照每个用户实际的需求，轻松选代为各类新能源融合接入的“能源路由器”。

  据介绍，目前数据中心电源类企业中，还没有类似产品推出，仅有如西电电力电子等极少数企业可实现市场应用。如今，该产品已完成“东数西算”数据中心贵安项目一期项目的3台（单台2.4MW）供货，能预见SST未来在数据中心中将大量被使用，是提高供电效率和数据中心100%使用新能源接入的优质解决方案。

  最后，在谈及数据中心未来能源系统思路时，白世军认为，“微电网有望成为数据中心用电最优解。‘东数西算’工程与西电东送、南水北调等工程相同，也将是一个投入规模大、建设周期长的战略性工程。在绿色转型发展的新趋势下，数据中心的主要任务应是节能降碳为主，未来数据中心的电力来源必然是以新能源为基础，微电网技术很适合数据中心，可对此展开探索研究。”

  未来，随着“源网荷储”之间能量相互连通，新能源的高效、高比例消纳目标的实现。相信SST会在新能源并网、交直流电网互联以及高密度电池接入方面均得到普遍应用，成为推动“源网荷储”一体化、助力构建新型电力系统能量管理枢纽的理想载体。