一、人工智能快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求強勁
人工智能(AI)的快速發(fā)展正在影響全球各個行業(yè)。生成式AI和先進的機器學(xué)習(xí)系統(tǒng)等應(yīng)用帶來經(jīng)濟機遇的同時，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)，同時也為加快清潔能源發(fā)電、先進電網(wǎng)技術(shù)和儲能的投資提供了機會。
Fluence公司撰寫了一份詳細的白皮書，概述了如何部署儲能系統(tǒng)來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。電池儲能特別適合解決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，電池儲能系統(tǒng)(BESS)將在為AI提供動力的同時推動電網(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了重大技術(shù)變革，但其計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)級速度擴張。
麥肯錫估計，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27%。
滿足這種能源需求是一場與時間的賽跑。大型發(fā)電項目需要數(shù)年才能投入運營，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)。
電池儲能正在成為一個關(guān)鍵解決方案，既能滿足支持AI運營對可靠低碳電力的即時需求，又能增強未來電網(wǎng)的韌性。通過將儲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、儲能電池在滿足人工智能巨大需求中的作用
隨著AI驅(qū)動的電力需求激增，儲能系統(tǒng)正在成為一個關(guān)鍵解決方案。這些系統(tǒng)不僅為數(shù)據(jù)中心運營提供關(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白皮書中詳細闡述的三個用例，突顯了儲能如何在推動AI革命中發(fā)揮理想作用：
2.1 本地化能源解決方案
儲能系統(tǒng)可以部署在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部或附近（通常稱為"表后"），但仍可以實現(xiàn)公用事業(yè)規(guī)模，提供可靠的低排放電力。儲能可以成為微電網(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)中心的市場中，利用儲能電池來減少電網(wǎng)容量需求可能是新數(shù)據(jù)中心開發(fā)最有價值的工具之一。
[圖片2：比利時圣吉斯蘭Google數(shù)據(jù)中心的儲能系統(tǒng)照片]
儲能系統(tǒng)也越來越多地取代柴油發(fā)電機作為備用電源。發(fā)電機組運營成本高且排放密集。在備用應(yīng)用中，儲能電池能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)支撐和黑啟動等高級功能，使數(shù)據(jù)中心能夠在電網(wǎng)停電期間獨立運行。
Fluence在Google比利時圣吉斯蘭數(shù)據(jù)中心的2.75 MW儲能系統(tǒng)就是這種應(yīng)用的例子—這是Google的第一個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)市場以提高電網(wǎng)可靠性。部署現(xiàn)場儲能可以顯著減少數(shù)據(jù)中心的碳足跡，在推進可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的同時提升運營彈性。
2. 2 可再生能源購電協(xié)議（PPAs）和混合項目（Hybrid Project）
當(dāng)與可再生能源配對時，儲能電池系統(tǒng)可以在一天中較大且有保證的時段內(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)時長，甚至可能實現(xiàn)全天候供應(yīng)。重要的是，配套的儲能電池可以幫助克服項目并網(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+儲能PPA就是這種方法的典范。該項目將300 MW的太陽能與Fluence提供的1,200 MWh儲能系統(tǒng)相結(jié)合，提供24/7清潔電力，同時也對本地電網(wǎng)有一定的穩(wěn)定作用。這個模式展示了科技公司如何使用PPA來獲取可靠電力并推動大規(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價格上漲了3%，風(fēng)能價格上漲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目的容量因子并在互連點提供更受控制的電力輸入，儲能系統(tǒng)可以加快電網(wǎng)連接并減少可再生能源發(fā)電的強制限電。這反過來又導(dǎo)致更具競爭力的PPA定價和更快的交易執(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儲能的混合光伏和風(fēng)電項目現(xiàn)在在成本上與傳統(tǒng)天然氣發(fā)電更具有競爭力，這是一個重要里程碑。如下圖所示，光伏+儲能和風(fēng)能+儲能的成本范圍下限包括美國稅收激勵等額外獎勵，如儲能投資稅收抵免，進一步提高了成本競爭力。
2.3 電網(wǎng)的支持和優(yōu)化
除了個別數(shù)據(jù)中心項目外，儲能還可以增強電力網(wǎng)絡(luò)。戰(zhàn)略性放置的儲能系統(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)急計劃，輸電網(wǎng)絡(luò)通常在其最大容量以下運行。儲能系統(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)運營商（TSO）部署Grid Booster項目。第一個項目于2022年10月宣布，是為巴登-符騰堡州的TSO TransnetBW部署的250 MW項目。該儲能系統(tǒng)將在一個關(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Grid Booster項目，每個項目具有100 MW的儲能容量，進一步加強德國的能源基礎(chǔ)設(shè)施。
三、把握由人工智能催化的能源機遇
AI驅(qū)動的數(shù)據(jù)中心擴張標(biāo)志著清潔能源行業(yè)的關(guān)鍵時刻。僅在美國，到2030年滿足預(yù)計的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)對類似的挑戰(zhàn)：快速提供能源以支持快速增長，同時保持實現(xiàn)雄心勃勃的脫碳目標(biāo)的軌道。
這個投資周期既帶來挑戰(zhàn)，也帶來巨大機遇。將儲能系統(tǒng)集成到數(shù)據(jù)中心運營和可再生能源項目中可以開啟一個更清潔、更有彈性的能源系統(tǒng)。這些技術(shù)不僅僅是解決即時需求；它們還增強電網(wǎng)可靠性，降低排放，并為消費者降低能源成本。
摘要：
本文探討了儲能電池在支持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)和機遇。儲能系統(tǒng)通過提供可靠的低碳電力、支持可再生能源整合和增強電網(wǎng)穩(wěn)定性，正在推動AI革命和能源轉(zhuǎn)型的雙重進程。
（來源Energie Diver）
