À medida que o processo de digitalização continua a acelerar, os centros de dados e as redes 5G desenvolveram-se rapidamente, mas, ao mesmo tempo, também trouxeram um enorme consumo de energia. De 2017 a 2020, o consumo de energia dos centros de dados acima do tamanho designado aumentou a uma taxa média anual de 28%.
Atualmente, o consumo anual de eletricidade dos centros de dados representa mais de 2% do consumo total de eletricidade na sociedade. Espera-se que, até 2026, o consumo anual de energia das estações de base 5G também aumente para 2% do consumo total de eletricidade na sociedade. De acordo com as estatísticas, as despesas de eletricidade representam 95% dos custos operacionais anuais dos centros de dados.
Os elevados custos da eletricidade e a regulamentação cada vez mais rigorosa em matéria de emissões de carbono exerceram uma maior pressão sobre o desenvolvimento da indústria da informação e das comunicações. Por conseguinte, é imperativo conseguir um desenvolvimento ecológico da indústria da informação e das comunicações. Como método flexível de regulação dos recursos energéticos, a configuração da armazenagem de energia pode reduzir os custos da eletricidade e melhorar as capacidades de consumo de energia verde, resolvendo assim eficazmente o problema do desenvolvimento verde na indústria da informação e da comunicação.
Estado de desenvolvimento dos sistemas de armazenamento de energia para comunicações
De acordo com o tecnologias de armazenamento de energiaO armazenamento de energia pode ser dividido em três categorias: armazenamento de energia mecânica, armazenamento de energia química e armazenamento de energia electromagnética.
Entre eles, o armazenamento mecânico de energia inclui principalmente o armazenamento de energia hidroelétrica por bombagem, o armazenamento de energia por ar comprimido, o armazenamento de energia por volante, o armazenamento de energia por gravidade, etc. A armazenagem eletroquímica de energia inclui principalmente baterias de chumbo-ácido, baterias de iões de lítio, baterias de iões de sódio e baterias de fluxo. A armazenagem electromagnética de energia inclui principalmente armazenamento de energia em supercapacitoresarmazenamento de energia por supercondutores, etc.
Tendo em conta as condições do local de construção e a escala de construção, o armazenamento eletroquímico de energia será o principal método de aplicação do armazenamento de energia na indústria das comunicações.
Atualmente, na indústria das comunicações, o armazenamento de energia é o principal método de aplicação como fonte de alimentação de reserva. É utilizado principalmente para o fornecimento de energia de emergência a curto prazo após o corte da corrente eléctrica e antes do arranque do gerador a óleo. Neste método, as baterias de armazenamento de energia são utilizadas como componentes isolados e não têm uma interação eficaz com a rede eléctrica, o que faz com que não se consiga tirar pleno partido do valor dos recursos de armazenamento de energia. Além disso, as baterias de reserva são geralmente baterias de chumbo-ácido, que funcionam principalmente num estado de carga flutuante e têm um pequeno número de ciclos.
medida que a tecnologia das baterias de iões de lítio amadurece e os custos diminuem, os grandes operadores começaram a tentar aplicar novas tecnologias de armazenamento de energia representadas por armazenamento de energia de baterias de iões de lítio. Por exemplo, foi construído um projeto de armazenamento de energia de baterias de lítio de 1,2 MWh num parque de informação de uma cidade e foi implementado um projeto de armazenamento de energia de uma estação de base 5G em cooperação com uma empresa de fornecimento de energia de um condado.
Métodos de implementação de sistemas de armazenamento de energia para comunicações
1. Métodos de rendimento
Os benefícios do armazenamento de energia incluem, em geral, subsídios para a construção de instalações de armazenamento de energia, resposta do lado da procura e arbitragem das diferenças de preço entre picos e vales nas tarifas de eletricidade. Os subsídios à construção de instalações de armazenamento de energia dependem sobretudo das políticas locais.
A resposta do lado da procura divide-se geralmente em resposta acordada e resposta em tempo real, mas há certas restrições quanto ao tempo e à escala da resposta. Atualmente, a resposta do lado da procura enfrenta problemas como o despacho colaborativo e as limitações do piloto.
Não existe ainda um mecanismo orientado para o mercado, pelo que os benefícios são altamente incertos. O principal rendimento da construção de instalações de armazenamento de energia provém da arbitragem da diferença de preços entre picos e vales. Tomando como exemplo o armazenamento de energia a partir de baterias de lítio, o custo de construção é de cerca de 1,8 yuan/Wh, e a diferença de preço entre os picos e os vales das tarifas de eletricidade de 0,7 yuan é o ponto de inflexão económico da construção do armazenamento de energia (à medida que o custo diminui, o ponto de inflexão também será gradualmente reduzido). Com base em 2 cargas e 2 descargas por dia, o rendimento da fatura de eletricidade de um dia é calculado da seguinte forma
T=2×P×η×DOD×ΔP
Na fórmula, P é a capacidade de armazenamento de energia, η é a eficiência de carga e descarga do armazenamento de energia, DOD é a profundidade de carga e descarga do armazenamento de energia e ΔP é a diferença de preço da eletricidade entre o pico e o vale.
2. Arquitetura e parâmetros técnicos do sistema de armazenamento de energia
Os sistemas de armazenamento de energia são geralmente constituídos por unidades de bateria, sistemas de gestão de baterias (BMS), sistemas de gestão de energia (EMS), sistemas de arrefecimento, unidades de deteção e conversores de armazenamento de energia. Tomando como exemplo o sistema de armazenamento de energia de baterias de lítio de 100 kW/215 kWh, a unidade de bateria utiliza geralmente células de 280 Ah, formando uma única bateria de iões de lítio de acordo com 1P16S, e 10 baterias idênticas são ligadas em série para formar 1P240S, formando um conjunto de baterias.
Sugestões para sistemas de armazenamento de energia para comunicações
1. Segurança do armazenamento de energia
Tendo em conta vários factores, como a escala industrial, o custo do sistema, as características de energia e potência e a possibilidade de reciclagem, as baterias de iões de lítio apresentam atualmente vantagens notáveis e são o principal método de armazenamento de energia.
Embora o armazenamento de energia das baterias de lítio esteja geralmente equipado com três níveis de medidas de proteção: nível PACK, nível de grupo de baterias e nível de contentor, e esteja equipado com um sistema completo de gestão de baterias e um sistema de gestão de energia, os riscos de segurança continuam a ser um fator que não pode ser ignorado e a pressão de operação e manutenção é elevada.
A fim de reduzir a pressão sobre a operação e a manutenção, recomenda-se a adoção do modelo de contrato de energia na fase inicial, com uma empresa de energia profissional terceira responsável pela construção, operação e manutenção do sistema de armazenamento de energia, e a partilha das receitas do armazenamento de energia com os operadores de comunicações.
2. Economia do armazenamento de energia
Os centros de dados e as salas de equipamento de comunicações são basicamente utilizados para eletricidade industrial e comercial, e os seus custos de eletricidade incluem taxas de eletricidade de capacidade. No entanto, a construção de um armazenamento de energia requer o carregamento de unidades de bateria de armazenamento de energia. Quando a flutuação da carga não é grande, a taxa de eletricidade de capacidade será aumentada, resultando numa diminuição das receitas.
Por conseguinte, a construção do armazenamento de energia deve ter em conta as flutuações da carga e a capacidade de armazenamento de energia e escolher um método adequado de faturação da capacidade para garantir o maior rendimento do armazenamento de energia.
Além disso, o governo também precisa de promover o mecanismo de mercantilização da resposta do lado da procura, como a forma, a profundidade, o modelo de receitas e as estratégias de regulação correspondentes dos sistemas de armazenamento de energia que participam no despacho da rede, de modo a estimular o entusiasmo da comunicação do armazenamento de energia para participar no despacho da rede, maximizando assim os benefícios do sistema de armazenamento de energia.
O desenvolvimento futuro do armazenamento de energia para comunicações
Com a otimização e a melhoria contínuas da tecnologia de armazenamento de energia e a melhoria contínua das políticas do sector, o armazenamento de energia no sector das comunicações tornar-se-á uma parte importante da indústria e da sistema comercial de armazenamento de energiaque contribuirá para melhorar ainda mais o nível de conservação de energia e de redução do consumo e ajudará a atingir o objetivo da dupla emissão de carbono.
No futuro, as tecnologias digitais e inteligentes podem também ser utilizadas para realizar a integração profunda do armazenamento e das cargas de energia distribuída num grande número de centros de dados, gabinetes de comunicação, estações de base, etc., para formar uma "central eléctrica virtual" que dê apoio ao desenvolvimento de novos sistemas de energia.
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