In der schnelllebigen Welt der Technologie sind Rechenzentren das Rückgrat einer vernetzten Gesellschaft. Sie verarbeiten riesige Mengen an Informationen, die für Unternehmen, Behörden und das tägliche Leben wichtig sind. Da die Nachfrage nach Datenverarbeitung und -speicherung weiter ansteigt, wird der Energieverbrauch dieser Rechenzentren zu einem immer wichtigeren Thema. Gleichzeitig ist die Integration von Lösungen zur Energiespeicherung in Rechenzentren zu einer wichtigen Richtung geworden, die von vielen Unternehmen in Betracht gezogen wird. Top-BESS-Lieferanten.
Was ist ein Rechenzentrum?
Das Rechenzentrum ist nur ein großer Computerraum, aber die Hardware, die Spezifikationen und die Verwaltungsebene sind höher als die des Computerraums. Insgesamt wird die Hardware des Rechenzentrums in zwei Kategorien unterteilt, nämlich in Hauptgeräte und unterstützende Geräte.
Das Hauptgerät ist das Gerät, das die eigentlichen Rechen- und Kommunikationsfunktionen ausführt, d. h. die IT-Rechenausrüstung, die durch Server und Speicher repräsentiert wird, und die Kommunikationsausrüstung, die durch Switches, Router und Firewalls repräsentiert wird.
Unterstützende Ausrüstung ist die grundlegende unterstützende Ausrüstung (einschließlich einiger Einrichtungen), die den normalen Betrieb der Hauptausrüstung gewährleistet. Die zugrundeliegenden unterstützenden Geräte und Einrichtungen sind in viele Arten unterteilt, hauptsächlich Stromversorgungs- und -verteilungssysteme und Wärmeabfuhr- und Kühlsysteme sowie Brandschutzsysteme, Überwachungssysteme, Gebäudemanagementsysteme usw.
Warum brauchen Rechenzentren ein Backup?
Für Rechenzentren besteht der Hauptzweck einer Änderung der Energieversorgungsform derzeit darin, den Stromverbrauch zu stabilisieren und damit Energie zu sparen, den Kohlendioxidausstoß zu verringern und Spitzen und Schwankungen zu reduzieren. Die Energiespeicherung kann bei diesen Aspekten eine effektive Rolle spielen.
Im Hinblick auf einen stabilen Stromverbrauch kann die Stromversorgung von Rechenzentren in eine Notstromversorgung und eine allgemeine Stromversorgung unterteilt werden. Theoretisch kann die Energiespeicherung bei der Stabilisierung der Stromerzeugung in beiden Bereichen eine Rolle spielen.
Erstens kann die Energiespeicherung Dieselgeneratoren für Notfälle ersetzen. Als Backup-Stromversorgung für das Rechenzentrum kann sie eine stabile Stromversorgung gewährleisten, wenn die Netzstromversorgung unterbrochen ist. Zweitens kann die Energiespeicherung zur Hauptstromversorgung des Rechenzentrums werden und Daten über die Netzanbindung bereitstellen. Das Zentrum bietet eine hochsichere tägliche Stromversorgung.
Im Hinblick auf Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung müssen Rechenzentren die Nutzungsrate neuer Energie verbessern. Die üblicherweise verwendeten Speicherung erneuerbarer Energien wie Solarenergie und Windenergie werden stark von natürlichen Faktoren beeinflusst, und die Stromversorgung ist unbeständig, so dass der Strombedarf von Rechenzentren nicht gedeckt werden kann.
Die Energiespeicherung kann dieses Problem lösen und die Stabilität der neuen Energieversorgung verbessern. Letztendlich kann das Ziel der Verringerung der Kohlendioxidemissionen durch die Nutzung der neuen Energieversorgung erreicht werden. Mit anderen Worten: Die Energiespeicherung schafft die Voraussetzungen für die Reduzierung der Kohlenstoffemissionen von Rechenzentren durch die Speicherung neuer Energie.
Im Hinblick auf Spitzenausgleich und Talfüllung bestimmt die Form des Energiespeichers, dass er sich während des Spitzenstromverbrauchs selektiv entladen und Energie während des niedrigen Stromverbrauchs speichern kann. Er hat eine regulierende Wirkung und kann am Spitzenausgleich und an der Hilfsfrequenzregelung auf dem Strommarkt teilnehmen, so dass Rechenzentren davon profitieren können.
Auf dieser Grundlage kann ein idealer Energiespeicher eine stabile neue Energieversorgung für Rechenzentren in Form eines Speichers bereitstellen und kann für Anwendungen oder die tägliche Stromversorgung genutzt werden, um Energieeinsparungen, Kohlenstoffreduzierung, Spitzenausgleich und Talfüllung zu erreichen.
Vor welchen Herausforderungen steht die Speicherung in Rechenzentren?
Die vollständig integrierte Entwicklung von Rechenzentren und Energiespeicherung ist der allgemeine Trend. Allerdings befindet sich die Energiespeicherung nach dem derzeitigen Stand der Dinge noch in einem relativ frühen Stadium, und es besteht noch eine gewisse Kluft zwischen ihr und dem Idealzustand der Anwendung. Die Gründe dafür liegen hauptsächlich in den folgenden zwei Punkten.
1. Enormer Bedarf an Energiespeicherung
Rechenzentren sind energieintensive Industrien, und ihr Betrieb erfordert eine große Menge an Strom. Nimmt man ein Rechenzentrum der Klasse A mit 1.000 Schränken und 2,5 kWh pro Schrank als Beispiel, kann der Stromverbrauch während des Betriebs 2.500 kWh erreichen.
Die für die Notstromversorgung erforderliche Last ist weitaus größer als diese. Die Speicherkapazität für Dieselkraftstoff in einem Rechenzentrum der Klasse A sollte 12 Stunden Ölverbrauch abdecken. Mit anderen Worten: Wenn Sie Dieselgeneratoren durch Energiespeicher ersetzen wollen, können diese als Backup für dieses Rechenzentrum dienen. Die Stromversorgung erfordert eine elektrische Energiereserve von mindestens 30.000 kW h (d. h. 30 MW h). Wenn Sie ihn als gemeinsame Stromquelle nutzen wollen, wird die erforderliche Leistung zweifellos größer sein.
Was das Rechenzentrum selbst betrifft, so ist es zum jetzigen Zeitpunkt eine ziemliche Herausforderung, eine so große neue Energiespeicherung durchzuführen.
Zunächst einmal ist es für Rechenzentren schwierig, ein solches Energieniveau durch neue Energiequellen zu erreichen. Obwohl beispielsweise die dezentrale Photovoltaik in Rechenzentren weit verbreitet und die Technologie relativ ausgereift ist, gibt es eine Obergrenze für ihre Stromerzeugung, und es sind weitere Durchbrüche erforderlich, um den Betrieb von Rechenzentren zu unterstützen. Ein weiteres Beispiel ist die Wasserstoff-Energie, deren Energieversorgung zwar effizienter ist, die aber schwierig zu nutzen ist und hohe technische Anforderungen stellt. Ihre Anwendung in Rechenzentren befindet sich noch im Versuchsstadium und hat noch nicht die Bedingungen für eine groß angelegte Förderung erreicht.
Zweitens hat der Bedarf an Energiespeicherkapazität für die Notstromversorgung von Rechenzentren die Megawattgrenze (MW) erreicht. Berücksichtigt man das Problem der redundanten Konfiguration, kann der tatsächliche Kapazitätsbedarf höher sein. Die Speicherkapazität in Rechenzentren ist jedoch immer noch relativ gering.
Anhand der weit verbreiteten chemische Energiespeicherung System Die Kapazität der meisten seiner Produkte kann beispielsweise nur in USV-Anlagen verwendet werden. In einem Rechenzentrum der Klasse A, in dem der Dieselgenerator als Backup-Stromquelle verwendet wird, beträgt die minimale Backup-Zeit der Batterie des unterbrechungsfreien Stromversorgungssystems 15 Minuten. Nimmt man ein Rechenzentrum der Klasse A mit 1.000 Schränken und einem einzelnen Schrank von 2,5 kWh als Beispiel, so beträgt die Speicherkapazität etwa 625 kWh, was weit von den Kapazitätsanforderungen auf Megawattniveau entfernt ist.
Drittens ist die Energiespeicherausrüstung Teil der Stromversorgung und -verteilung des Rechenzentrums und nimmt einen großen Raum ein. Ihre Konstruktion hat unweigerlich Auswirkungen auf die Planung und das Layout des gesamten Rechenzentrums. Gleichzeitig ist der Prozess des Netzanschlusses kompliziert und umfasst mehrere verschiedene Systeme. Koordination, Kompatibilität usw.
Was die Kosten betrifft, so können zwar theoretisch Spitzenlastabbau und Talfüllung durchgeführt werden, doch sind auch die Inputkosten hoch, einschließlich der Beschaffungs- und Baukosten sowie der Betriebs- und Wartungskosten für das Energiespeichersystem.
Der Betriebszyklus eines Rechenzentrums kann bis zu 20-30 Jahre betragen. Das Hinzufügen oder Verbessern von Energiespeichersystemen erfordert ein langfristiges Management und sogar die Ausbildung von professionellem technischem Personal für Betrieb und Wartung, was nicht nur die Schwierigkeit von Betrieb und Wartung erhöht, sondern auch die Kosten für Betrieb und Wartung.
2. Fragen der Anwendungssicherheit
Die Entwicklung von Rechenzentren muss umweltfreundlich und kohlenstoffarm sein, und sie müssen auch sicher und stabil sein. Dies setzt voraus, dass die in jeder Verbindung verwendete Technologie ausgereift ist und dass es mehrere Möglichkeiten gibt, auf damit verbundene Gefahren zu reagieren. Die Energiespeicherung birgt derzeit jedoch gewisse Sicherheitsrisiken.
Nehmen wir als Beispiel die derzeit weit verbreitete Lithiumbatterie. Sie ist klein, leicht und hat eine lange Lebensdauer. Die Industrie ist allgemein optimistisch, was ihre Aussichten angeht. Dennoch ist der Anwendungsprozess nicht wie erwartet verlaufen. Ein wichtiger Grund ist, dass es Sicherheitsfragen geben kann.
Der Einsatz von Lithiumbatterien in Rechenzentren erfordert auch die Unterstützung Lithium-Ionen-BMS. Es ist schwierig, ein thermisches Durchgehen durch langfristige Praxis zu verhindern, was auch Zweifel an der Anwendung von Lithiumbatterien aufkommen lässt.
Gleichzeitig geht es bei der Konstruktion von Energiespeichersystemen nicht nur um Lithiumbatterien, sondern auch um die Konstruktion der zugehörigen Energiespeicherausrüstung, die Erforschung von Wasserstoffenergie, die Erzeugung von ausreichender Energie und sogar die Konstruktion von Mikronetzen usw., die allesamt umfassendere Sicherheitslösungen erfordern. Ohne Sicherheit hat die Energiespeicherung keine Grundlage für den Einsatz in Rechenzentren.
Die künftige Entwicklungsrichtung der Speicherung in Rechenzentren
Das Rechenzentrum ist eine neue Art von Infrastruktur, die eng mit der Digitalisierung verbunden ist. Sicherheit und Stabilität sind Grundvoraussetzungen.
Unter den Bedingungen des Marktes müssen der Bau und der Betrieb des Rechenzentrums auch mit den Vorteilen für das Unternehmen übereinstimmen. Als notwendiger Bestandteil der Energieeinsparung und Kohlenstoffreduzierung in Rechenzentren muss auch die Energiespeicherung diese Bedingungen während des Entwicklungsprozesses erfüllen.
Gleichzeitig sollte sie auf der Grundlage der bestehenden Merkmale und Unzulänglichkeiten der Energiespeicherung entwickelt werden. Das heißt, die Energiespeicherung muss die Versorgung mit neuer Energie stabilisieren und muss sicher sein. Senkung der Energiespeicherkosten, Erhöhung der Speicherkapazität und Verbesserung der Stromversorgungsfähigkeit von Energiespeichern.
Nach den bisherigen Erfahrungen und Untersuchungen gibt es zwei Entwicklungsrichtungen, die die oben genannten Bedingungen erfüllen: Die eine ist die weitere Verbesserung der eigenen Energiespeicherkapazität des Rechenzentrums, die andere die Verbesserung des neuen Rechenzentrums durch die Integration mehrerer Standorte mit Kraftwerken, Energiespeichern usw. Stabilität und Sicherheit der Energienutzung.
Was die Verbesserung der Energiespeicherkapazität des Rechenzentrums selbst anbelangt, so spiegelt sich die derzeitige praktische Bedeutung hauptsächlich in den Durchbrüchen bei der Energiespeicherkapazität wider. Durch die Entwicklung der Technologie kann die Energiespeicherkapazität von Rechenzentren qualitativ verbessert werden, und sie hat die Möglichkeit, Dieselgeneratoren zu ersetzen. Die damit verbundenen Projekte haben jedoch auch einen eindeutig experimentellen Charakter, und die Sicherheit und Stabilität müssen für die Förderung und Anwendung weiter verbessert werden. Energiespeicherkosten müssen auch den Bedürfnissen des Marktes entsprechen.
Was die Integration mehrerer Stationen betrifft, so weist sie die Merkmale der Ressourcenkonzentration, der Systemintegration und der funktionalen Ergänzung auf. Dadurch kann das Rechenzentrum seine eigenen "Short-Board"-Probleme effektiv lösen, wie z. B. Kraftwerke und große Energiespeicherstationen, die ausreichend neue Energie gewährleisten können. Sicherheit und Stabilität.
Wenn das Rechenzentrum vollständig damit integriert ist, kann es die Schwierigkeiten lösen, auf die es bei der Beschaffung und Speicherung neuer Energie in großem Maßstab stößt, die Anforderungen des Rechenzentrums an die Stromversorgung mit neuer Energie erfüllen und schließlich eine grüne Stromerzeugung und Spitzenabdeckung erreichen.
Es ist erwähnenswert, dass bei der Integration mehrerer Stationen die Anwendung von künstlicher Intelligenz und Big-Data-Analysen äußerst wichtig sind. Dies liegt daran, dass die Integration mehrerer Stationen die Koordination mehrerer Systeme erfordert.
Bei der Durchführung von Peak Shaving und Valley Filling ist es außerdem erforderlich, dass hohe Fähigkeiten zur Vorhersage und Aggregation von Energiespeicherressourcen vorhanden sind, was die Unterstützung durch künstliche Intelligenz und Datenanalyse erfordert.
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