“双碳”背景下数据中心氢能应用的可行性研究_张诚免费下载

第43卷第6期2022年6月太阳能学报ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICAVol. 43, No. 6Jun., 2022收稿日期：2022-04-28通信作者：张诚（1987—），男，硕士、高级工程师，主要从事数据中心基础设施架构方面的研究。zc353850@alibaba-inc.comDOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-0592文章编号：0254-0096（2022）06-0327-08“双碳”背景下数据中心氢能应用的可行性研究张诚，檀志恒，晁怀颇（阿里巴巴集团，北京 100102）摘要：氢气是可再生能源电力的优质载体，也被认为是未来数据中心行业实现碳中和的重要助力。以节能降碳为主要出发点，介绍数据中心氢能应用的意义、前景及相关研究现状，分析氢能产业链中制氢、储氢、用氢等各环节对数据中心氢能应用的影响，最后阐述氢能作为数据中心备用电源、集中式电源以及分布式电源等不同应用场景的概念性方案，并分析各应用场景的技术特点及发展前景。关键词：数据中心；碳达峰碳中和；氢能应用；氢燃料电池；柴发替代；风光调峰；分布式发电中图分类号：TK91文献标志码：A0引言近年来数据中心作为承载着国家和社会数字化、信息化快速发展的重要基础设施，在行业不断发展的同时，其高能耗、高碳排放的特点也逐渐受到多方的关注与重视，据统计2020 年中国社会总用电量约 75110 亿 kWh，而数据中心总用电量约 870 亿 kWh，占比为 1.16%，预计到 2030 年该数值将达到 1.5%~2.0%，同时数据中心 CO2 排放总量预计将达到15000 万 t，约占全国排放总量的 1.5%［1-2］。在全球“碳中和”的愿景下，作为数据中心的主要用户，各大互联网云计算厂商均公布了自身的碳中和计划，如谷歌宣布已实现了碳中和并确保 100%的可再生能源应用，且计划到 2030 年实现全天候无碳运营；微软计划 2030 年实现碳中和，并于 2050 年偿还所有碳足迹；亚马逊计划到 2025 年100%使用可再生能源，2040 年整体业务中实现净零碳排放；而阿里巴巴集团宣布将不晚于 2030 年实现自身运营及云计算的碳中和［3］。现阶段中国常规数据中心仍依靠电网电力驱动，实现碳中和的主要手段有 2 种：1）节流，即采用技术节能减碳，如阿里巴巴即将大规模部署的浸没式液冷技术，通过去冷机全自然冷却的方式，系统全年平均电源使用效率（power usageeffectiveness，PUE）可由常规风冷系统的 1.25~1.35 降低至 1.1［4］，已逼近理论极限；2）开源，即通过直接购买可再生能源电力、投资可再生能源发电以及碳交易等方式实现...