没有互联网，现在又没有人工智能，生活和工作几乎是不可想象的，这些重要服务“瘫痪”的想法更是难以接受。
大型数据中心鸟瞰图。图片来源：Adobe Stock这一事实导致了数据中心的快速发展，其中最大的数据中心占地数十万平方米，配备了计算能力、存储驱动器和网络硬件。
超大规模数据中心每天可能消耗数百兆瓦（MW）的电力。这通常超过当地电网的供电能力。
结果可能是停机，但这代价极其高昂，最近的一项研究表明，平均成本超过每分钟 14,000 美元。
为了降低风险，越来越多的企业正在安装微电网，这种电源可以保证数据传输的持续进行。
电力不间断
Frank Moyer 是电力解决方案提供商 ANA 公司的全球销售总监。他大部分时间都花在与全球最大的数据公司讨论他们的电力需求上，而这些需求越来越多地涉及微电网。
莫耶将微电网描述为由太阳能、电池、公用电网和柴油发电机等多种电源组成的协调系统，这些电源协同工作，提供可靠的 24 小时输出。
通过整合多个电源，该系统可以在某个电源出现故障或功率下降时立即进行补偿。
莫耶解释说，微电网有许多不同的模型，可以是临时的，也可以是永久的。
电池组视图，图中显示了LTO（钛酸锂）电池的托盘和外壳当公共电网无法提供足够的电力来满足建筑工地的用电需求时，通常会使用临时混合微电网。在这种情况下，会引入柴油发电机、蓄电池，有时还会使用太阳能来填补电力缺口，直到永久电网连接准备就绪。
永久性微电网长期驻留在现场，运行规模也更大。这些系统的容量从几十兆瓦到几百兆瓦不等，而最大的数据中心园区目前正朝着千兆瓦级集群迈进。即使在建设期间，一个站点也可能需要 50 到 100 兆瓦的电力，而一旦设施投入使用，电力需求将急剧上升。
安全第一，绿色环保
莫耶指出，许多数据中心运营商即使在电网可用的情况下也继续使用现场微电网，因为它们能提供额外的弹性，并有助于实现日益严格的可持续发展目标。推动混合系统发展的主要动力来自终端用户，他们希望降低排放、提高燃料利用率并获得可靠的性能。
在合适的应用场景下，混合微电网可以大幅减少柴油的使用，通常可以节省 70% 到 80% 的可变或临时负荷。
由于混合微电网利用电池，电池的清洁、不间断输出至关重要，因为即使是短暂的中断也可能损坏服务器或造成数据丢失。
关于安全性，莫耶指出，发电机发生热事件的可能性比 LTO 等先进电池化学体系更高，而 LTO 具有更优异的热稳定性。
因此，对于车主来说，三大优先事项是安全、节省和可靠性。
最新型的微电网设计借鉴了其他关键任务领域（如军事基地、医院，甚至是超级碗或 FIFA 世界杯等现场直播活动）的诸多经验，在这些领域，断电是绝对不允许的。
冗余和可靠性的这些原则如今也成为现代数据中心微电网的基础。
租赁公司在这个生态系统中也扮演着关键角色。
弗兰克·莫耶，ANA公司全球销售总监莫耶指出，大型科技公司通常不愿拥有发电机或储能资产，而是依赖总承包商和租赁供应商来提供和维护所需的设备。
需求增长迅速，随着终端用户要求更可持续、更具弹性的选择，租赁公司也越来越多地投资于电池系统。
微进化
电池技术发展日新月异。就在五年前，储能系统主要还使用铅酸电池，这种电池笨重、效率低下且不安全。
随后出现了锂离子磷酸铁锂电池（LFP），特斯拉公司将其推广开来。
目前，业界正在采用钛酸锂（LTO）电池，这种电池不存在热失控风险，且安全性极高。全日空是少数几家在移动和固定系统中均部署LTO电池的公司之一。
莫耶将传统化学技术向 LTO 技术的转变比作智能手机从早期型号到现代型号的技术飞跃，并将其描述为明显的下一代进步。
微电网中其他快速发展的技术包括遥测和远程控制，这些技术已成为现代系统的重要组成部分。
控制器已成为储能系统的关键区别所在，它作为智能层，负责管理遥测、预测性维护、调度和报告。
遥测技术能够实现故障检测、优化充电策略，并生成经核实的二氧化碳和燃料节省数据。
对于租赁公司和承包商而言，这种运营方面的证明已成为赢得重大项目的关键因素。
紧凑型动力系统
莫耶指出，人工智能还将通过优化充放电周期、预测需求和进一步实现系统性能自动化来影响微电网的运行。
他补充说，目前的应用仅仅代表了人工智能微电网最终将支持的早期阶段。莫耶还认为，工程技术的进步将重塑微电网的物理设计。
电池模块有助于消除微电网系统中不必要的电力冗余。展望未来，我认为工程技术的进步将推动微电网实现更小的占地面积和更高的密度。例如，我们将把现在能装进一个 40 英尺集装箱的东西压缩到一个可能只有 20 英尺的集装箱里，并且我们将垂直堆叠系统，以节省数据中心园区的空间。
莫耶认为，无论取得怎样的进步，目前只有微电网才能满足数据中心部署的需求。
“如今每个大型数据中心项目都依赖于微电网，”他说，“尤其是在像北弗吉尼亚这样的地区，全球 80% 的数据流量都经过那里。”
“如果没有结合电网、发电机和电池供电的混合系统，这些站点根本无法运行。”
下一代供应链
从全球范围来看，增长令人瞩目，但在美国，数据中心市场更是经历了爆炸式增长。
他指出，美国数据中心市场在 2024 年的价值约为 180 亿美元，预计到 2027 年将达到 300 亿美元，并补充说，欧洲也遵循类似的趋势，尽管欧洲的数据中心规模往往较小，并且风力发电的利用率更高。
莫耶表示，随着运营商寻求新的方法来满足人工智能带来的巨大电力需求，核能再次成为关注焦点。小型模块化反应堆和微型反应堆备受关注，但距离大规模应用仍需数年时间。
莫耶还预测，核能资产最终可能会与微电网形成互补，混合系统有助于平衡和支持核能发电。太阳能固然有价值，但目前其效率不足以满足大多数临时微电网的需求。
也就是说，在未来五到十年内，柴油和电池混合动力系统仍将占据主导地位，直到涡轮机和小型模块化反应堆在商业上更具可行性。
无论选择哪种供电方式，都需要付出成本。最新估计显示，对于LTO和LFP等高安全性电池，安装电池系统的平均资本支出成本为每千瓦时1000至1500美元。
此外，对于大型场地，可能需要价值数百万美元的系统。
然而，数据中心市场目前正蓬勃发展，为了追求不间断供电，这些成本很容易被吸收。
尽管未来能源供应可能存在不确定性，但目前暂停数据中心扩张并非可行之策。
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本文由 KHL 内容工作室与ANA 公司的专家合作撰写。
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所有图片均由ANA公司提供。
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