赋能AI:储能如何推动人工智能革命和数据中心浪潮
据能源圈了解到,
一、人工智能快速发展,数据中心建设需求强劲
人工智能(AI)的快速发展正在影响全球各个行业。生成式AI和先进的机器学习系统等应用带来经济机遇的同时,也带来了前所未有的能源需求增长。
满足AI的电力需求已成为全球能源系统的关键挑战,同时也为加快清洁能源发电、先进电网技术和储能的投资提供了机会。
Fluence公司撰写了一份详细的白皮书,概述了如何部署储能系统来应对这一挑战。电池储能特别适合解决AI技术在地理位置上集中且快速增长的能源需求。通过提供可靠的低碳电力和支持电网稳定,电池储能系统(BESS)将在为AI提供动力的同时推动电网持续脱碳方面发挥核心作用。
AI的影响力日益增长推动了重大技术变革,但其计算需求也带来了同样深刻的能源挑战。训练GPT-3等大型AI模型可能消耗高达1,300MWh的电力,而AI辅助消耗的能源是标准互联网搜索的十倍。
作为AI运营的基础,数据中心正在经历前所未有的增长以支持这些需求。这些设施承载着AI开发、训练和部署所需的基础设施,并且正在以指数级速度扩张。
麦肯锡估计,到2030年,全球数据中心的电力需求可能从目前的60GW增加到296GW,年增长率高达27%。
满足这种能源需求是一场与时间的赛跑。大型发电项目需要数年才能投入运营,而数据中心现在就需要电力。许多地区的电网基础设施已经承受压力,加剧了这一挑战。
电池储能正在成为一个关键解决方案,既能满足支持AI运营对可靠低碳电力的即时需求,又能增强未来电网的韧性。通过将储能纳入其能源采购战略,这些公司可以满足AI的需求,并为更清洁、更可持续的能源系统奠定基础。
二、储能电池在满足人工智能巨大需求中的作用
随着AI驱动的电力需求激增,储能系统正在成为一个关键解决方案。这些系统不仅为数据中心运营提供关键支持,还在提高更广泛的电力电网的弹性和效率方面发挥创新作用。以下是Fluence白皮书中详细阐述的三个用例,突显了储能如何在推动AI革命中发挥理想作用:
2.1 本地化能源解决方案
储能系统可以部署在数据中心内部或附近(通常称为"表后"),但仍可以实现公用事业规模,提供可靠的低排放电力。储能可以成为微电网解决方案的一部分,或与发电源结合使用,显著减少对电网所需的最大能源容量。这允许新建议的数据中心以更快、更低成本的方式获得互连批准。在拥有大量数据中心的市场中,利用储能电池来减少电网容量需求可能是新数据中心开发最有价值的工具之一。
储能系统也越来越多地取代柴油发电机作为备用电源。发电机组运营成本高且排放密集。在备用应用中,储能电池能够实现电网支撑和黑启动等高级功能,使数据中心能够在电网停电期间独立运行。
Fluence在Google比利时圣吉斯兰数据中心的2.75 MW储能系统就是这种应用的例子—这是Google的第一个零排放备用解决方案。该系统在停电期间提供备用电力,并已集成到虚拟电厂中,允许其参与辅助服务市场以提高电网可靠性。部署现场储能可以显著减少数据中心的碳足迹,在推进可持续发展目标的同时提升运营弹性。
2.2 可再生能源购电协议(PPAs)和混合项目(Hybrid Project)
当与可再生能源配对时,储能电池系统可以在一天中较大且有保证的时段内提供稳定的清洁能源,根据电池和可再生能源发电的持续时长,甚至可能实现全天候供应。重要的是,配套的储能电池可以帮助克服项目并网的延迟问题,这是全球电力网络中持续存在的瓶颈。
Meta 2023年与rsted为其亚利桑那州数据中心签订的光伏+储能PPA就是这种方法的典范。该项目将300 MW的太阳能与Fluence提供的1,200 MWh储能系统相结合,提供24/7清洁电力,同时也对本地电网有一定的稳定作用。这个模式展示了科技公司如何使用PPA来获取可靠电力并推动大规模可再生能源投资。
PPA长期以来一直是可再生能源发展的基石,但并网许可的延迟和输电网容量有限越来越阻碍可再生能源以及数据中心的进展。在美国,2023年PPA采用率下降了16%,成本上升加剧了这些挑战。2024年第二季度太阳能PPA价格上涨了3%,风能价格上涨7%—这反映了持续的供应链中断和电网限制。
储能电池为这些障碍提供了解决方案。通过提高可再生能源项目的容量因子并在互连点提供更受控制的电力输入,储能系统可以加快电网连接并减少可再生能源发电的强制限电。这反过来又导致更具竞争力的PPA定价和更快的交易执行,为加速清洁能源部署铺平道路。
潜力巨大。Lazard的2024年LCOE分析显示,配备4h储能的混合光伏和风电项目现在在成本上与传统天然气发电更具有竞争力,这是一个重要里程碑。如下图所示,光伏+储能和风能+储能的成本范围下限包括美国税收激励等额外奖励,如储能投资税收抵免,进一步提高了成本竞争力。
2.3 电网的支持和优化
除了个别数据中心项目外,储能还可以增强电力网络。战略性放置的储能系统可以缓解电网拥堵,优化现有输电基础设施,并可以作为虚拟输电资产。
由于电网安全和可靠性的应急计划,输电网络通常在其最大容量以下运行。储能系统可以提供备用电源功能,释放输电线路以容纳新的可再生能源发电并服务于数据中心等高需求负载。
德国的Grid Boosters展示了这种潜力。Fluence目前正在为德国两家输电系统运营商(TSO)部署Grid Booster项目。第一个项目于2022年10月宣布,是为巴登-符腾堡州的TSO TransnetBW部署的250 MW项目。该储能系统将在一个关键电力枢纽支持电网稳定性。Fluence还与TenneT合作交付另外两个Grid Booster项目,每个项目具有100 MW的储能容量,进一步加强德国的能源基础设施。
三、把握由人工智能催化的能源机遇
AI驱动的数据中心扩张标志着清洁能源行业的关键时刻。仅在美国,到2030年满足预计的AI电力需求将需要500亿至1000亿美元的发电设施投资。在欧洲和亚太地区,各国都在应对类似的挑战:快速提供能源以支持快速增长,同时保持实现雄心勃勃的脱碳目标的轨道。
这个投资周期既带来挑战,也带来巨大机遇。将储能系统集成到数据中心运营和可再生能源项目中可以开启一个更清洁、更有弹性的能源系统。这些技术不仅仅是解决即时需求;它们还增强电网可靠性,降低排放,并为消费者降低能源成本。
资讯来源:Energie Diver
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