一、人工智能快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求強(qiáng)勁
人工智能(AI)的快速發(fā)展正在影響全球各個(gè)行業(yè)。生成式AI和先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)等應(yīng)用帶來經(jīng)濟(jì)機(jī)遇的同時(shí)，也帶來了前所未有的能源需求增長。
滿足AI的電力需求已成為全球能源系統(tǒng)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，同時(shí)也為加快清潔能源發(fā)電、先進(jìn)電網(wǎng)技術(shù)和儲(chǔ)能的投資提供了機(jī)會(huì)。
Fluence公司撰寫了一份詳細(xì)的白皮書，概述了如何部署儲(chǔ)能系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。電池儲(chǔ)能特別適合解決AI技術(shù)在地理位置上集中且快速增長的能源需求。通過提供可靠的低碳電力和支持電網(wǎng)穩(wěn)定，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)將在為AI提供動(dòng)力的同時(shí)推動(dòng)電網(wǎng)持續(xù)脫碳方面發(fā)揮核心作用。
AI的影響力日益增長推動(dòng)了重大技術(shù)變革，但其計(jì)算需求也帶來了同樣深刻的能源挑戰(zhàn)。訓(xùn)練GPT-3等大型AI模型可能消耗高達(dá)1,300MWh的電力，而AI輔助消耗的能源是標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)搜索的十倍。
作為AI運(yùn)營的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)中心正在經(jīng)歷前所未有的增長以支持這些需求。這些設(shè)施承載著AI開發(fā)、訓(xùn)練和部署所需的基礎(chǔ)設(shè)施，并且正在以指數(shù)級(jí)速度擴(kuò)張。
麥肯錫估計(jì)，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心的電力需求可能從目前的60GW增加到296GW，年增長率高達(dá)27%。
滿足這種能源需求是一場(chǎng)與時(shí)間的賽跑。大型發(fā)電項(xiàng)目需要數(shù)年才能投入運(yùn)營，而數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在就需要電力。許多地區(qū)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)承受壓力，加劇了這一挑戰(zhàn)。
電池儲(chǔ)能正在成為一個(gè)關(guān)鍵解決方案，既能滿足支持AI運(yùn)營對(duì)可靠低碳電力的即時(shí)需求，又能增強(qiáng)未來電網(wǎng)的韌性。通過將儲(chǔ)能納入其能源采購戰(zhàn)略，這些公司可以滿足AI的需求，并為更清潔、更可持續(xù)的能源系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
二、儲(chǔ)能電池在滿足人工智能巨大需求中的作用
隨著AI驅(qū)動(dòng)的電力需求激增，儲(chǔ)能系統(tǒng)正在成為一個(gè)關(guān)鍵解決方案。這些系統(tǒng)不僅為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營提供關(guān)鍵支持，還在提高更廣泛的電力電網(wǎng)的彈性和效率方面發(fā)揮創(chuàng)新作用。以下是Fluence白皮書中詳細(xì)闡述的三個(gè)用例，突顯了儲(chǔ)能如何在推動(dòng)AI革命中發(fā)揮理想作用：
2.1 本地化能源解決方案
儲(chǔ)能系統(tǒng)可以部署在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部或附近（通常稱為"表后"），但仍可以實(shí)現(xiàn)公用事業(yè)規(guī)模，提供可靠的低排放電力。儲(chǔ)能可以成為微電網(wǎng)解決方案的一部分，或與發(fā)電源結(jié)合使用，顯著減少對(duì)電網(wǎng)所需的最大能源容量。這允許新建議的數(shù)據(jù)中心以更快、更低成本的方式獲得互連批準(zhǔn)。在擁有大量數(shù)據(jù)中心的市場(chǎng)中，利用儲(chǔ)能電池來減少電網(wǎng)容量需求可能是新數(shù)據(jù)中心開發(fā)最有價(jià)值的工具之一。
[圖片2：比利時(shí)圣吉斯蘭Google數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)能系統(tǒng)照片]
儲(chǔ)能系統(tǒng)也越來越多地取代柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源。發(fā)電機(jī)組運(yùn)營成本高且排放密集。在備用應(yīng)用中，儲(chǔ)能電池能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)支撐和黑啟動(dòng)等高級(jí)功能，使數(shù)據(jù)中心能夠在電網(wǎng)停電期間獨(dú)立運(yùn)行。
Fluence在Google比利時(shí)圣吉斯蘭數(shù)據(jù)中心的2.75 MW儲(chǔ)能系統(tǒng)就是這種應(yīng)用的例子—這是Google的第一個(gè)零排放備用解決方案。該系統(tǒng)在停電期間提供備用電力，并已集成到虛擬電廠中，允許其參與輔助服務(wù)市場(chǎng)以提高電網(wǎng)可靠性。部署現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)能可以顯著減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡，在推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的同時(shí)提升運(yùn)營彈性。
2. 2 可再生能源購電協(xié)議（PPAs）和混合項(xiàng)目（Hybrid Project）
當(dāng)與可再生能源配對(duì)時(shí)，儲(chǔ)能電池系統(tǒng)可以在一天中較大且有保證的時(shí)段內(nèi)提供穩(wěn)定的清潔能源，根據(jù)電池和可再生能源發(fā)電的持續(xù)時(shí)長，甚至可能實(shí)現(xiàn)全天候供應(yīng)。重要的是，配套的儲(chǔ)能電池可以幫助克服項(xiàng)目并網(wǎng)的延遲問題，這是全球電力網(wǎng)絡(luò)中持續(xù)存在的瓶頸。
Meta 2023年與Ørsted為其亞利桑那州數(shù)據(jù)中心簽訂的光伏+儲(chǔ)能PPA就是這種方法的典范。該項(xiàng)目將300 MW的太陽能與Fluence提供的1,200 MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)相結(jié)合，提供24/7清潔電力，同時(shí)也對(duì)本地電網(wǎng)有一定的穩(wěn)定作用。這個(gè)模式展示了科技公司如何使用PPA來獲取可靠電力并推動(dòng)大規(guī)?？稍偕茉赐顿Y。
PPA長期以來一直是可再生能源發(fā)展的基石，但并網(wǎng)許可的延遲和輸電網(wǎng)容量有限越來越阻礙可再生能源以及數(shù)據(jù)中心的進(jìn)展。在美國，2023年P(guān)PA采用率下降了16%，成本上升加劇了這些挑戰(zhàn)。2024年第二季度太陽能PPA價(jià)格上漲了3%，風(fēng)能價(jià)格上漲7%—這反映了持續(xù)的供應(yīng)鏈中斷和電網(wǎng)限制。
儲(chǔ)能電池為這些障礙提供了解決方案。通過提高可再生能源項(xiàng)目的容量因子并在互連點(diǎn)提供更受控制的電力輸入，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以加快電網(wǎng)連接并減少可再生能源發(fā)電的強(qiáng)制限電。這反過來又導(dǎo)致更具競(jìng)爭(zhēng)力的PPA定價(jià)和更快的交易執(zhí)行，為加速清潔能源部署鋪平道路。
潛力巨大。Lazard的2024年LCOE分析顯示，配備4h儲(chǔ)能的混合光伏和風(fēng)電項(xiàng)目現(xiàn)在在成本上與傳統(tǒng)天然氣發(fā)電更具有競(jìng)爭(zhēng)力，這是一個(gè)重要里程碑。如下圖所示，光伏+儲(chǔ)能和風(fēng)能+儲(chǔ)能的成本范圍下限包括美國稅收激勵(lì)等額外獎(jiǎng)勵(lì)，如儲(chǔ)能投資稅收抵免，進(jìn)一步提高了成本競(jìng)爭(zhēng)力。
2.3 電網(wǎng)的支持和優(yōu)化
除了個(gè)別數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目外，儲(chǔ)能還可以增強(qiáng)電力網(wǎng)絡(luò)。戰(zhàn)略性放置的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以緩解電網(wǎng)擁堵，優(yōu)化現(xiàn)有輸電基礎(chǔ)設(shè)施，并可以作為虛擬輸電資產(chǎn)。
由于電網(wǎng)安全和可靠性的應(yīng)急計(jì)劃，輸電網(wǎng)絡(luò)通常在其最大容量以下運(yùn)行。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提供備用電源功能，釋放輸電線路以容納新的可再生能源發(fā)電并服務(wù)于數(shù)據(jù)中心等高需求負(fù)載。
德國的Grid Boosters展示了這種潛力。Fluence目前正在為德國兩家輸電系統(tǒng)運(yùn)營商（TSO）部署Grid Booster項(xiàng)目。第一個(gè)項(xiàng)目于2022年10月宣布，是為巴登-符騰堡州的TSO TransnetBW部署的250 MW項(xiàng)目。該儲(chǔ)能系統(tǒng)將在一個(gè)關(guān)鍵電力樞紐支持電網(wǎng)穩(wěn)定性。Fluence還與TenneT合作交付另外兩個(gè)Grid Booster項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目具有100 MW的儲(chǔ)能容量，進(jìn)一步加強(qiáng)德國的能源基礎(chǔ)設(shè)施。
三、把握由人工智能催化的能源機(jī)遇
AI驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張標(biāo)志著清潔能源行業(yè)的關(guān)鍵時(shí)刻。僅在美國，到2030年滿足預(yù)計(jì)的AI電力需求將需要500億至1000億美元的發(fā)電設(shè)施投資。在歐洲和亞太地區(qū)，各國都在應(yīng)對(duì)類似的挑戰(zhàn)：快速提供能源以支持快速增長，同時(shí)保持實(shí)現(xiàn)雄心勃勃的脫碳目標(biāo)的軌道。
這個(gè)投資周期既帶來挑戰(zhàn)，也帶來巨大機(jī)遇。將儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到數(shù)據(jù)中心運(yùn)營和可再生能源項(xiàng)目中可以開啟一個(gè)更清潔、更有彈性的能源系統(tǒng)。這些技術(shù)不僅僅是解決即時(shí)需求；它們還增強(qiáng)電網(wǎng)可靠性，降低排放，并為消費(fèi)者降低能源成本。
摘要：
本文探討了儲(chǔ)能電池在支持AI發(fā)展中的關(guān)鍵作用，揭示了數(shù)據(jù)中心電力需求激增帶來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。儲(chǔ)能系統(tǒng)通過提供可靠的低碳電力、支持可再生能源整合和增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性，正在推動(dòng)AI革命和能源轉(zhuǎn)型的雙重進(jìn)程。
（來源Energie Diver）
