综合能源解决方案 | 变电站+储能站+电力数据中心三站合一

今年以来，“泛在电力物联网”、“三站合一”和“多站融合”成为电力行业的讨论热点，相关技术和应用研究逐步深入。《南方能源建设》编辑部近日采访了期刊主办单位中国能建广东院的电网专家 张军和周钰，整理了广东院提出的“数据中心综合能源解决方案及“变电站、储能站和电力数据中心三站合一模式”。

国内进展

国网的“三站合一”，明确将原变电站改造为变电站、充换电站(储能站)和数据中心站三站合一：既能支撑企业运营电网运行、客户服务等对内业务未来的巨量数据井喷，也能支撑向大数据运营、能源金融、资源商业化运营、虚拟电厂等对外业务拓展。

2018年2月11日南方电网广州供电局提出《常规变电站如何向综合能源站转型升级》。

2019年1月21日《国家电网有限公司关于新时代改革“再出发”加快建设世界一流能源互联网企业的意见》-国家电网提出要探索利用变电站资源建充换电储能站和数据中心站的新模式。

2019年3月6日，南京江北储能电站正式开工建设。江北储能电站项目正积极探索“五站合一”运营方式，将“储能站+变电站”升级为“储能站+变电站+充电站+屋顶光伏+数据中心”组成的五站合一模式，实现能源流、业务流、数据流融合互动。此外，国网江苏电力计划2019年底前在苏州建成由3个储能电站组成的电网侧“储能群”。

2019年4月15日，上海浦东35kV殷家浜变电站“多站融合”示范工程正式开工，将在传统变电站的基础上，融合数据中心和储能站的功能，形成能源流、业务流、数据流“三流合一”的泛在电力物联网典型应用场景。

2019年6月18日，国网甘肃省电力公司与中国电信股份有限公司甘肃分公司签署IDC机房资源合作意向书，标志着多站融合项目从方案阶段转入建设实施阶段。

2019年8月13日，山西省太原市220kV迎西变电站多站融合示范工程竣工。迎西变电站增设数据中心和充电站，构建能源流、业务流、数据流“三流合一”的泛在电力物联网典型应用场景。

2019年9月5日，江苏首个多站融合综合站点——无锡220kV红旗变电站投入运行，该站集合了变电站、充电站、数据中心站、5G基站和北斗基站的功能。

IDC现状和目标

北上广深等一线城市IDC占总量的50%，IDC选址具有天然优势，未来仍是需求热点：互联网公司、政府、金融机构等主要客户集中在北上广深等一线城市；北上广深等城市是互联网骨干节点；数据中心技术人才集中在北上广深。

一线城市IDC机房属于稀缺资源，未来3-5年仍然呈供不应求状态。一线城市引导IDC产业规范发展；北京地区禁止新建、扩建IDC；上海、深圳对数据中心PUE值（数据中心能耗）发布了较为严格的限制措施。

调研国内典型数据中心的PUE37座表明：PUE仅为2.2~3.0，仅有少量PUE达到1.7的数据中心，PUE水平远高于世界平均水平。

IDC现状

电网规划

能源运营现状

从能源的供给、配置、使用及管理的全过程四个阶段提出IDC能源应用的现状，为有的放矢，结合以上几个痛点，站在时间维度上提出综合能源解决方案的目标，从能源的供给、配置、使用及管理上提出供给端低碳、配置端高效，使用端的可靠以及管理端的智慧，实现能源的全过程目标管控。

目标 | 低碳

目标 | 高效

目标 | 可靠

目标 | 智慧

数据中心综合能源解决方案

针对不同时间维度的技术目标提出不同空间尺度层级的综合能源解决方案。

总体规划

能源规划

电网规划

方案

1

功能布局

能源布局

能源分析

需求预测

优化配置

优化运行

系统验证

2多能互补

智慧感知

泛在物联

lDC项目分析和“三站合一”模式探讨

依托城市变电站为中心，一体化建设储能站、充换电站、数据中心，集能源服务、能源管控、能源消纳于一体的典型三站合一综合体。在与电网合作的案例中，我们分析了 三站合一的建设需求：建设电池储能站，5MW×2h，通过10kV系统接入IDC 配电系统，峰谷套利，按该地区的目前的峰谷电价，投资回收期8年。

综合能源应用

三星绿色，综合能源应用、智慧能源枢纽-数据中心综合体

通过实施综合能源应用使得园区日负荷下降20%，数据中心一次能源利用率可达73%，减少碳排放71810吨

综合能源应用

建设亮点

储能系统替代数据中心UPS

中国能建广东院正在探索锂电储能系统替代数据中心UPS方案：1、增加数据中心用电可靠性（备用大于15min）；2、可根据机柜上架情况调节备电配置，最大化利用资源；3、锂电电池生命周期更长，运营成本小；（锂电10年，铅酸5年）；4、冗余电量正常时参与峰谷套利，紧急时作备用，用电灵活；5、全寿命周期内成本减少70%。但是，这种方式需要特殊结构的PCS或者和静态开关相配合，需要在后续的实施过程中进行广泛的调研及充分的论证。

电网与IDC的关系的再定义

更多商业运营模式可供拓展：合同能源管理；碳交易市场。

结语和展望

1技术引领

以能源为主线，由时间维度的建设目标及空间尺度的技术路线组成的坐标体系下实现全过程、全方位的能源解决方案拼图。

2统一设计，实现层级融合，设计闭环

3总包建设模式，实现重点整合

4“三站合一”中电网侧储能应用的良性有序发展

广东省在新能源消纳、削峰填谷、系统调频、电网稳定控制方面对于储能均有突出应用需求。南方能监局 2018年《南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务实施细则(试行)》：充电调峰服务的储能电站，对充电电量按照0.05万元/MWh进行补偿。南方电网2019年《电网公司关于促进电化学储能发展的指导意见》：期待储能在电源侧、电网侧、用户侧、微电网等应用领域均发挥作用。中国能建广东院正在积极探索“变电站、储能站、数据中心站”三站合一方案的项目可行性与投资回报率。目前，广东院与电网合作的三站合一案例中，包含对外运营的数据中心，自用IDC、电力电力巡维监控中心，以及充电及储能一体化设备，如果仅考虑削峰填谷应用，储能的回收期预计八年左右。“三站合一”中电网侧储能应用的良性有序发展需要市场需求，政策的支持，技术的支撑包括生产制造规划设计运维各环节的跟进，合理的成本 标准的规范（生产制造设计运维等）。

5多站融合是未来趋势

未来，“多站融合”是对变电站、充换电(储能)站和数据中心站三站合一的延伸和扩充。“多站”除了传统三站以外，还包括5G通信基站、北斗地基增强站、分布式新能源发电站、环境监测站等在内的信息通信和能源环境相关基础设施及系统平台；“融合”即通过“多站”的建设，业务上实现能源、信息通信、政务等领域的融合，服务主体上实现电网企业、通信运营商、政府相关委办局等的协同。

北极星智能电网在线官方微信