讓電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)“雙向受益”

——訪中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院（賽迪研究院）節(jié)能與環(huán)保研究所綠色制造研究室副主任譚力

記者 余璇

(資料圖)

隨著“數(shù)字中國(guó)”和“網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)”建設(shè)深入推進(jìn)，數(shù)據(jù)中心和5G基站的建設(shè)增量將數(shù)倍于存量，能耗水平或?qū)⒊手笖?shù)級(jí)上升。國(guó)家網(wǎng)信辦發(fā)布的《數(shù)字中國(guó)發(fā)展報(bào)告（2022年）》顯示，我國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)架總規(guī)模超過(guò)650萬(wàn)架，近5年年均增速超過(guò)30%，在用數(shù)據(jù)中心算力總規(guī)模位居世界第二。截至2023年5月，我國(guó)已累計(jì)開(kāi)通5G基站273.3萬(wàn)座。據(jù)中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院（賽迪研究院）估算，到2030年，我國(guó)建成的5G基站數(shù)量將突破千萬(wàn)座。

數(shù)據(jù)中心和5G基站的高能耗特性面臨巨額能源成本壓力，如何探尋其降本方式？中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院（賽迪研究院）節(jié)能與環(huán)保研究所綠色制造研究室副主任譚力在接受中能傳媒記者專訪時(shí)表示：“數(shù)據(jù)中心和5G基站具備負(fù)荷智能可調(diào)節(jié)、快速響應(yīng)的能力，是一種龐大的新型響應(yīng)資源。分析數(shù)據(jù)中心與5G基站參與電力系統(tǒng)需求響應(yīng)的必要性與可行性，展望其參與需求響應(yīng)的前景、面臨的問(wèn)題，是深入挖掘數(shù)據(jù)中心與5G基站調(diào)節(jié)潛力、參與需求響應(yīng)所需完成的初步工作。”

中能傳媒：數(shù)據(jù)中心和5G基站是否具備參與需求響應(yīng)的基礎(chǔ)？數(shù)據(jù)中心和5G基站可參與何種電力系統(tǒng)需求響應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景？對(duì)通信系統(tǒng)及電力系統(tǒng)有何意義？

譚力：對(duì)于新型電力系統(tǒng)而言，總數(shù)量龐大的數(shù)據(jù)中心和5G基站屬于典型的分布式靈活性資源。一是數(shù)據(jù)中心和5G基站用電設(shè)備普遍具有智能功耗管理功能，可提供一定的功耗調(diào)節(jié)空間。二是數(shù)據(jù)中心和5G基站在建設(shè)時(shí)普遍裝設(shè)儲(chǔ)能電池作為備用電源，在不同工況（忙時(shí)/閑時(shí)）下，可以動(dòng)態(tài)地將儲(chǔ)能電池分為兩部分：一部分用于備電，另一部分作為靈活調(diào)度資源。在服務(wù)器忙時(shí)，其所需備用電源容量大，余下可調(diào)度部分相對(duì)減少，反之則增加。因此，數(shù)據(jù)中心和5G基站的儲(chǔ)能電池可作為一種容量時(shí)變的儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)需求響應(yīng)。

在我國(guó)當(dāng)前的電價(jià)機(jī)制下，數(shù)據(jù)中心和5G基站參與需求響應(yīng)潛在的應(yīng)用場(chǎng)景較多。在參與電力調(diào)峰方面，未來(lái)我國(guó)算力網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)基本建成后，數(shù)據(jù)中心集群和5G基站群的能耗在電力負(fù)荷中的比例會(huì)大幅提高，具有很強(qiáng)的調(diào)峰潛力。在不影響用戶通信質(zhì)量的情況下，可實(shí)現(xiàn)在用電低谷時(shí)段充電，用電高峰時(shí)段放電，通過(guò)峰谷價(jià)差實(shí)現(xiàn)套利，以降低數(shù)據(jù)中心和5G基站用電成本。在參與電力調(diào)頻方面，數(shù)據(jù)中心和5G基站采用退役鋰離子動(dòng)力電池，具有很好的動(dòng)態(tài)特性，在接到系統(tǒng)的調(diào)頻信號(hào)后，能夠靈活進(jìn)行充放電響應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)頻需求，獲取調(diào)頻收入。在參與電力綜合應(yīng)用方面，目前已有文獻(xiàn)研究了儲(chǔ)能電池同時(shí)參與調(diào)峰和調(diào)頻的協(xié)同方法，數(shù)據(jù)中心和5G基站同樣具有參與多種需求響應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景的潛力，在電網(wǎng)需求側(cè)扮演多種角色。

這種互動(dòng)對(duì)雙方而言是互利的。對(duì)電力系統(tǒng)而言，面對(duì)愈發(fā)嚴(yán)峻的電力調(diào)峰調(diào)頻挑戰(zhàn)，將數(shù)據(jù)中心和5G基站納入常態(tài)化的電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行，既能提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，又能實(shí)現(xiàn)輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。對(duì)通信系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)中心與5G基站參與需求響應(yīng)是降低用電成本的潛在途徑。充分挖掘數(shù)據(jù)中心和5G基站的需求響應(yīng)潛力，降低其用電價(jià)格或獲取相應(yīng)的需求響應(yīng)補(bǔ)貼，進(jìn)而有效緩解5G基站用電成本過(guò)高的問(wèn)題，有利于數(shù)據(jù)中心和5G基站完成從高耗能基礎(chǔ)設(shè)施向供能基礎(chǔ)設(shè)施的身份轉(zhuǎn)變。

中能傳媒：我國(guó)數(shù)據(jù)中心與5G基站規(guī)模化參與需求響應(yīng)的市場(chǎng)機(jī)制與盈利模式現(xiàn)狀是怎樣的？有何建議？

譚力：我國(guó)現(xiàn)階段還處于電力市場(chǎng)發(fā)展探索階段，需求側(cè)靈活性資源參與需求響應(yīng)的定價(jià)機(jī)制較為粗放。一方面，現(xiàn)有的電力輔助服務(wù)價(jià)格無(wú)法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)中心和5G基站響應(yīng)速度快、可實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)負(fù)荷的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)中心和5G基站通過(guò)聚合儲(chǔ)能參與需求響應(yīng)，相比于火電機(jī)組具有更短的響應(yīng)時(shí)間，而當(dāng)前電力交易市場(chǎng)中的性能指標(biāo)設(shè)置不利于數(shù)據(jù)中心和5G基站與其他主體競(jìng)爭(zhēng)。另一方面，針對(duì)運(yùn)營(yíng)商參與需求響應(yīng)的補(bǔ)償機(jī)制的研究仍欠缺。未能準(zhǔn)確評(píng)估及量化參與需求響應(yīng)對(duì)電池衰減的影響，不利于制定合理補(bǔ)償機(jī)制、提高后續(xù)參與度。

對(duì)此，建議共商合作機(jī)制，建立符合數(shù)據(jù)中心和5G基站用電特性的市場(chǎng)機(jī)制與盈利模式。一是總結(jié)試點(diǎn)項(xiàng)目成就、局限性。以提高運(yùn)營(yíng)商滿意度和參與度為目標(biāo)，核算各方成本與效益，幫助市場(chǎng)了解需求響應(yīng)的運(yùn)行機(jī)制，明確各利益相關(guān)方參與市場(chǎng)互動(dòng)時(shí)扮演的角色，探索適用于電力系統(tǒng)調(diào)度的數(shù)據(jù)中心和5G基站需求響應(yīng)實(shí)施模式。二是推動(dòng)出臺(tái)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施儲(chǔ)能資源聚合參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、輔助服務(wù)的市場(chǎng)交易政策，進(jìn)一步細(xì)化聚合商的責(zé)任、參與形式、參與門檻和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

中能傳媒：目前我國(guó)是否有相關(guān)試點(diǎn)項(xiàng)目？您如何評(píng)價(jià)試點(diǎn)取得的成就與局限性？

譚力：現(xiàn)階段我國(guó)已開(kāi)展小規(guī)模的5G基站參與需求響應(yīng)的技術(shù)驗(yàn)證。例如，中國(guó)鐵塔公司與國(guó)家電網(wǎng)有限公司合作，組織299座5G基站參與迎峰度冬電力保供準(zhǔn)實(shí)時(shí)需求響應(yīng)演練。在演練時(shí)間段內(nèi)通過(guò)智能控制設(shè)備實(shí)施基站自備電池供電，最大壓降功率1079千瓦，最小壓降功率857千瓦，響應(yīng)效果較好?，F(xiàn)階段的試點(diǎn)項(xiàng)目主要成就在于積累經(jīng)驗(yàn)，為今后大規(guī)模參與電力調(diào)峰做準(zhǔn)備。

局限性就在于試點(diǎn)規(guī)模較小，且以技術(shù)驗(yàn)證為主，缺乏對(duì)參與需求響應(yīng)收益分配，以及參與各方能否獲得足夠回報(bào)的分析。如運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展需求響應(yīng)需要進(jìn)行技術(shù)改造、增加設(shè)備，頻繁調(diào)度儲(chǔ)能電池將加速電池老化，這些額外成本未能計(jì)入試點(diǎn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性測(cè)算。又如數(shù)據(jù)中心和5G基站大規(guī)模并網(wǎng)放電給電網(wǎng)帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)和防御策略等問(wèn)題尚無(wú)定論。如何建立既能為電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定支撐又能兼顧運(yùn)營(yíng)商和電網(wǎng)公司利益的詳細(xì)商業(yè)模式仍需進(jìn)一步探索研究。

中能傳媒：數(shù)據(jù)中心和5G基站參與新型電力系統(tǒng)互動(dòng)，目前還需要做什么準(zhǔn)備？

譚力：開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)研究攻關(guān)，深挖數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的儲(chǔ)荷資源需求響應(yīng)潛力。一是進(jìn)一步研究實(shí)時(shí)控制策略。由于數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)荷具有時(shí)變特點(diǎn)，需研究如何動(dòng)態(tài)結(jié)合不同時(shí)間尺度的功耗管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施功耗的最優(yōu)管理。二是開(kāi)展數(shù)據(jù)中心和5G基站負(fù)載的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算儲(chǔ)能電池可調(diào)度容量。三是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心和5G基站聚合框架、協(xié)同機(jī)制、調(diào)度算法?；跀?shù)字基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行模式和電力系統(tǒng)運(yùn)行模式，綜合考慮運(yùn)營(yíng)商、電網(wǎng)公司和負(fù)荷聚合商三方利益，建立信息通信基站網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合運(yùn)行模型。

加快數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化綠色化改造，為參與電網(wǎng)互動(dòng)打好基礎(chǔ)。一是加速推進(jìn)磷酸鐵鋰電池在數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的全面應(yīng)用。鼓勵(lì)將退役動(dòng)力蓄電池梯次利用于數(shù)據(jù)中心和基站備電領(lǐng)域。充分考慮與電網(wǎng)互動(dòng)場(chǎng)景下的可靠性要求、機(jī)房類型和環(huán)境條件等因素，引導(dǎo)通信運(yùn)營(yíng)商對(duì)儲(chǔ)能電池科學(xué)合理選型。二是加強(qiáng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施智能裝置改造和動(dòng)態(tài)節(jié)能等新技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)展智能化能源管理系統(tǒng)，以數(shù)字化賦能數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步降低能耗。

責(zé)任編輯：于彤彤

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