Con l'accelerazione del processo di digitalizzazione, i data center e le reti 5G si sono sviluppati rapidamente, ma allo stesso tempo hanno comportato un enorme consumo energetico. Dal 2017 al 2020, il consumo energetico dei data center di dimensioni superiori a quelle designate è aumentato a un tasso medio annuo di 28%.
Attualmente, il consumo annuale di elettricità dei data center rappresenta più di 2% del consumo totale di elettricità della società. Si prevede che entro il 2026 anche il consumo annuo di energia delle stazioni base 5G salirà a 2% del consumo totale di elettricità nella società. Secondo le statistiche, le spese per l'elettricità rappresentano 95% dei costi operativi annuali dei data center.
Gli enormi costi dell'elettricità e le normative sempre più severe sulle emissioni di carbonio hanno messo sotto pressione lo sviluppo dell'industria dell'informazione e della comunicazione. Pertanto, è imperativo raggiungere uno sviluppo ecologico dell'industria dell'informazione e delle comunicazioni. Come metodo di regolazione flessibile delle risorse energetiche, la configurazione di accumulo di energia può ridurre i costi dell'elettricità e migliorare le capacità di consumo di energia verde, risolvendo così efficacemente il problema dello sviluppo ecologico dell'industria dell'informazione e della comunicazione.
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Stato di sviluppo dei sistemi di accumulo di energia per la comunicazione
Secondo il tecnologie di stoccaggio dell'energiaL'accumulo di energia può essere suddiviso in tre categorie: accumulo di energia meccanica, accumulo di energia chimica e accumulo di energia elettromagnetica.
Tra questi, l'accumulo meccanico di energia comprende principalmente l'accumulo di energia idroelettrica pompata, l'accumulo di energia ad aria compressa, l'accumulo di energia a volano, l'accumulo di energia a gravità, ecc. L'accumulo di energia elettrochimica comprende principalmente batterie al piombo, batterie agli ioni di litio, batterie agli ioni di sodio e batterie di flusso. L'accumulo di energia elettromagnetica comprende principalmente accumulo di energia con supercondensatori, accumulo di energia superconduttiva, ecc.
Considerando le condizioni del sito di costruzione e la scala di costruzione, l'accumulo di energia elettrochimica sarà il metodo principale di applicazione dell'accumulo di energia nel settore delle comunicazioni.
Attualmente, nel settore delle comunicazioni, l'accumulo di energia è il metodo di applicazione principale come alimentazione di riserva. Viene utilizzato principalmente per l'alimentazione di emergenza a breve termine dopo l'interruzione della rete elettrica e prima dell'avvio del generatore di petrolio. In questo metodo, le batterie di accumulo di energia sono utilizzate come componenti isolati e mancano di un'interazione efficace con la rete elettrica, con il risultato di non riuscire a sfruttare appieno il valore delle risorse di accumulo di energia. Inoltre, le batterie di backup sono generalmente batterie al piombo-acido, che lavorano principalmente in uno stato di carica flottante e hanno un numero ridotto di cicli.
Con la maturazione della tecnologia delle batterie agli ioni di litio e la riduzione dei costi, i principali operatori hanno iniziato a cercare di applicare le nuove tecnologie di stoccaggio dell'energia rappresentate da batterie agli ioni di litio per l'accumulo di energia. Ad esempio, un progetto di accumulo di energia con batterie al litio da 1,2 MWh è stato realizzato nel parco informazioni di una città e un progetto di accumulo di energia per una stazione base 5G è stato implementato in collaborazione con un'azienda elettrica della contea.
Metodi di implementazione dei sistemi di accumulo di energia per la comunicazione
1. Metodi di reddito
I vantaggi dell'accumulo di energia includono in genere i sussidi per la costruzione dell'accumulo di energia, la risposta alla domanda di accumulo di energia e l'arbitraggio delle differenze di prezzo di picco e di valle nelle tariffe elettriche. I sussidi per la costruzione dello stoccaggio di energia dipendono principalmente dalle politiche locali.
La risposta dal lato della domanda è generalmente suddivisa in risposta concordata e risposta in tempo reale, ma ci sono alcune restrizioni sui tempi di risposta e sulla scala. Attualmente, la risposta dal lato della domanda deve affrontare problemi quali il dispacciamento collaborativo e le limitazioni dei piloti.
Non esiste ancora un meccanismo orientato al mercato, quindi i benefici sono molto incerti. Il principale guadagno derivante dalla costruzione di accumulatori di energia deriva dall'arbitraggio della differenza di prezzo tra i picchi e le valli. Prendendo come esempio l'accumulo di energia con batterie al litio, il costo di costruzione è di circa 1,8 yuan/Wh e la differenza di prezzo da picco a valle delle tariffe elettriche di 0,7 yuan è il punto di inflessione economico della costruzione dell'accumulo di energia (man mano che il costo diminuisce, anche il punto di inflessione si riduce gradualmente). Sulla base di 2 cariche e 2 scariche al giorno, il reddito della bolletta elettrica di un giorno è calcolato come segue:
T=2×P×η×DOD×ΔP
Nella formula, P è la capacità di accumulo di energia, η è l'efficienza di carica e scarica dell'accumulo di energia, DOD è la profondità di carica e scarica dell'accumulo di energia e ΔP è la differenza di prezzo dell'elettricità da picco a valle.
2. Architettura e parametri tecnici del sistema di accumulo di energia
I sistemi di accumulo di energia sono generalmente costituiti da unità batteria, sistemi di gestione della batteria (BMS), sistemi di gestione dell'energia (EMS), sistemi di raffreddamento, unità di rilevamento e convertitori di accumulo di energia. Prendendo come esempio un sistema di accumulo di energia con batterie al litio da 100 kW/215 kWh, l'unità batteria utilizza in genere celle da 280 Ah, formando un singolo batteria agli ioni di litio secondo 1P16S, e 10 pacchi batteria identici sono collegati in serie per formare 1P240S, formando un gruppo di batterie.
Suggerimenti per i sistemi di accumulo di energia per la comunicazione
1. Sicurezza dell'accumulo di energia
Considerando in modo esaustivo molteplici fattori quali la scala industriale, il costo del sistema, le caratteristiche di energia e potenza e la riciclabilità, le batterie agli ioni di litio presentano attualmente notevoli vantaggi e rappresentano il metodo di accumulo energetico più diffuso.
Sebbene l'accumulo di energia con batterie al litio sia generalmente dotato di tre livelli di misure di protezione: livello di PACK, livello di cluster di batterie e livello di container, ed è dotato di un sistema completo di gestione delle batterie e di un sistema di gestione dell'energia, i rischi per la sicurezza sono ancora un fattore che non può essere ignorato e la pressione di funzionamento e manutenzione è elevata.
Per ridurre la pressione sul funzionamento e la manutenzione, si raccomanda di adottare il modello di energia contrattuale nella fase iniziale, con una società energetica professionale di terze parti responsabile della costruzione, del funzionamento e della manutenzione del sistema di accumulo di energia, e di condividere i proventi dell'accumulo di energia con gli operatori della comunicazione.
2. Economia dell'accumulo di energia
I centri di elaborazione dati e le sale per le apparecchiature di comunicazione sono fondamentalmente utilizzati per l'elettricità industriale e commerciale e i loro costi di elettricità includono i costi dell'elettricità di capacità. Tuttavia, la costruzione di accumulatori di energia richiede la ricarica delle batterie di accumulo. Quando la fluttuazione del carico non è elevata, la tariffa per l'elettricità di capacità viene aumentata, con conseguente diminuzione dei ricavi.
Pertanto, la costruzione dell'accumulo di energia dovrebbe considerare in modo completo le fluttuazioni del carico e la capacità di accumulo di energia, e scegliere un metodo di fatturazione della capacità appropriato per garantire il massimo reddito dell'accumulo di energia.
Inoltre, il governo deve anche promuovere il meccanismo di commercializzazione della risposta alla domanda, come la forma, la profondità, il modello di entrate e le corrispondenti strategie di regolamentazione dei sistemi di accumulo di energia che partecipano al dispacciamento della rete, in modo da stimolare l'entusiasmo della comunicazione dell'accumulo di energia a partecipare al dispacciamento della rete, massimizzando così i benefici del sistema di accumulo di energia.
Lo sviluppo futuro dell'accumulo di energia per la comunicazione
Con la continua ottimizzazione e il miglioramento della tecnologia di accumulo dell'energia e il continuo miglioramento delle politiche industriali, l'accumulo di energia nel settore delle comunicazioni diventerà una parte importante dell'industria e della società. sistema di accumulo di energia commercialeche contribuirà a migliorare ulteriormente il livello di conservazione dell'energia e di riduzione dei consumi e a raggiungere l'obiettivo della doppia emissione di carbonio.
In futuro, le tecnologie digitali e intelligenti potranno essere utilizzate anche per realizzare l'integrazione profonda dell'accumulo di energia distribuita e dei carichi in un gran numero di centri dati, uffici di comunicazione, stazioni di base, ecc.
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