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數(shù)據(jù)中心作為“新基建”的重要方向之一，其節(jié)能降耗問題一直是領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)注重清潔能源消納，強(qiáng)調(diào)能源利用效率的提升，其“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”的協(xié)調(diào)技術(shù)是提升數(shù)據(jù)中心能效的關(guān)鍵，探索數(shù)據(jù)中心園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展模式具有現(xiàn)實(shí)意義，然而目前數(shù)據(jù)中心與園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的研究各自獨(dú)立，技術(shù)之間缺乏相互結(jié)合。本文（http://www.jjzdjbbx.cn）針對(duì)目前兩者融合研究的領(lǐng)域空白，首先分析了數(shù)據(jù)中心與園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合點(diǎn)，探討其在設(shè)備規(guī)劃、直流配電、余熱回收、多能調(diào)度、負(fù)荷管理以及儲(chǔ)能調(diào)度6個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)與融合方向。在此基礎(chǔ)上提出數(shù)據(jù)中心園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的基本建設(shè)架構(gòu)，對(duì)商業(yè)與運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行論證，并展望領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。最后，針對(duì)我國(guó)數(shù)據(jù)中心園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展提出建議，技術(shù)融合、試點(diǎn)實(shí)踐、政策扶持及三者的有機(jī)結(jié)合是保障發(fā)展的關(guān)鍵。

隨著第五代移動(dòng)通信（5G）、云計(jì)算等新興技術(shù)的大規(guī)模推廣與不斷發(fā)展，相關(guān)數(shù)據(jù)量也呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。作為承擔(dān)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與處理的核心，數(shù)據(jù)中心成為各地建設(shè)的熱點(diǎn)。2020年3月國(guó)家提出加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心作為“新基建”七大領(lǐng)域之一，將進(jìn)入更快速的發(fā)展階段。

數(shù)據(jù)中心作為海量數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、運(yùn)算與交互的實(shí)體，包括了計(jì)算機(jī)、制冷、供電、照明與機(jī)械等設(shè)備，也是5G、人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)的數(shù)據(jù)中樞和計(jì)算載體，成為“新基建”發(fā)展的重要支撐。按照服務(wù)對(duì)象，數(shù)據(jù)中心可以分為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）、企業(yè)數(shù)據(jù)中心和國(guó)家數(shù)據(jù)中心。

與典型居民、工業(yè)和商業(yè)負(fù)荷不同，數(shù)據(jù)中心所包含的服務(wù)器集群及輔助冷卻系統(tǒng)屬于不間斷運(yùn)行的高能耗設(shè)備。隨著“新基建”的推進(jìn)，數(shù)據(jù)中心建設(shè)進(jìn)程不斷加速，總體能源需求將進(jìn)一步增加，相應(yīng)能耗問題得到高度關(guān)注。

我國(guó)數(shù)據(jù)中心的基建項(xiàng)目多以產(chǎn)業(yè)園的形式落地，如張北云計(jì)算產(chǎn)業(yè)園、南通國(guó)際數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)園、烏蘭察布大數(shù)據(jù)中心等，產(chǎn)業(yè)園建設(shè)模式為園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)（PEI）提供了應(yīng)用條件。PEI是基于電力與天然氣網(wǎng)絡(luò)、在園區(qū)級(jí)用戶側(cè)建立的多能耦合系統(tǒng)，以能源需求優(yōu)化為目標(biāo)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”的整體協(xié)調(diào)。建設(shè)數(shù)據(jù)中心的園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)（PEI-DC），利用PEI的“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”協(xié)調(diào)技術(shù)來(lái)優(yōu)化園區(qū)的能源結(jié)構(gòu)與能流分配；同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)搜索、挖掘方面的能力，刻畫能源用戶的用能畫像，深入挖掘負(fù)荷側(cè)潛力。兩者技術(shù)的結(jié)合將顯著提升產(chǎn)業(yè)園區(qū)整體的能源利用效率，實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。

目前PEI與數(shù)據(jù)中心的研究較為分散，分別關(guān)注PEI的優(yōu)化規(guī)劃與運(yùn)行[1]、數(shù)據(jù)中心負(fù)載調(diào)度[2]及其各自系統(tǒng)的單獨(dú)設(shè)計(jì)，少有將兩者特性相結(jié)合的研究；PEI-DC的發(fā)展模式也缺乏現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)與方向指導(dǎo)。基于此，本文著重討論P(yáng)EI-DC在規(guī)劃建設(shè)與運(yùn)行調(diào)控方面的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)其建設(shè)、商業(yè)與運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行論證，展望PEI-DC的未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)并提出對(duì)策與建議。

《2019—2020年中國(guó)IDC產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》顯示，2019年中國(guó)IDC業(yè)務(wù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1562.5億元，同比增長(zhǎng)27.2%；預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將超過3200億元。隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，IDC相關(guān)的能耗也在不斷上升。2017年全國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量為1.2×108～1.3×108 MWh，約是2009年的3.5倍；2020年預(yù)計(jì)達(dá)到2.5×108 MWh。總體能耗的上升意味著數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗成為當(dāng)前工作的重要方向之一。

工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局在《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》中對(duì)數(shù)據(jù)中心的能耗利用效率（PUE）提出了明確要求：到2022年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心的平均能耗基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE值低于1.4，高能耗老舊設(shè)備基本淘汰；鼓勵(lì)包括液冷在內(nèi)的綠色技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新推廣，推進(jìn)余熱回收等節(jié)能技術(shù)；加強(qiáng)能源的綜合利用，合理利用清潔能源。

目前，我國(guó)數(shù)據(jù)中心的PUE值大部分在1.5到1.8之間，距國(guó)際先進(jìn)水平仍有一段距離；對(duì)供能穩(wěn)定性的高需求限制了消納清潔能源的效率，計(jì)算機(jī)設(shè)備產(chǎn)生的大量熱能由冷卻系統(tǒng)帶出后并未高效利用。提升數(shù)據(jù)中心消納清潔能源的能力、充分利用冷卻系統(tǒng)回收的余熱，是解決我國(guó)數(shù)據(jù)中心能耗問題的關(guān)鍵。

PEI技術(shù)的應(yīng)用將成為解決數(shù)據(jù)中心能耗問題的有效對(duì)策之一。利用PEI源荷協(xié)同管理的優(yōu)勢(shì)，在消納清潔能源的同時(shí)保證數(shù)據(jù)中心供能的穩(wěn)定可靠；基于PEI冷、熱、電、氣多種能源綜合利用的特點(diǎn)，充分回收數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中的余熱；通過建設(shè)PEI-DC模式，高效協(xié)調(diào)園區(qū)內(nèi)“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心整體能源利用效率的提升。當(dāng)前PEI與數(shù)據(jù)中心的研究未能充分融合，一定程度上制約了PEI-DC的發(fā)展。PEI與數(shù)據(jù)中心技術(shù)融合的關(guān)鍵因素可分為PEI-DC的建設(shè)與運(yùn)行兩大塊，細(xì)分為設(shè)備規(guī)劃、直流配電、多能流調(diào)度、余熱回收、負(fù)荷管理、儲(chǔ)能調(diào)度等。

在2008年率先提出PEI概念后，美國(guó)學(xué)者主要關(guān)注相關(guān)系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。北卡羅來(lái)納大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在未來(lái)可再生能源傳輸和管理系統(tǒng)（FREEDM）項(xiàng)目中提出了能源路由器的概念，構(gòu)建了系統(tǒng)原型，利用電力電子及通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)電力設(shè)備的控制與交互。加州大學(xué)伯克利分校研究團(tuán)隊(duì)則關(guān)注信息與電能傳輸協(xié)議的相互結(jié)合，以分布式控制方式靈活使用電量和電價(jià)信息。普渡大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步關(guān)注儲(chǔ)能系統(tǒng)在能源互聯(lián)網(wǎng)中的作用。在用戶側(cè)，美國(guó)Opower公司通過智能電表及智能電網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了能源網(wǎng)與信息網(wǎng)的融合，通過云平臺(tái)上的大數(shù)據(jù)計(jì)算與挖掘，整合分析用戶的能耗數(shù)據(jù)，建立家庭能耗檔案，并向用戶提供個(gè)性化的用能和節(jié)能建議。

歐洲同樣在PEI方向上積極展開實(shí)踐。德國(guó)eTelligence項(xiàng)目關(guān)注港口風(fēng)能利用，通過分布式清潔能源、儲(chǔ)能與熱電聯(lián)產(chǎn)的結(jié)合對(duì)區(qū)域內(nèi)能效提升進(jìn)行了探索。英國(guó)曼徹斯特市示范工程關(guān)注區(qū)域內(nèi)的供暖問題，開發(fā)綜合能源電–熱–氣–水系統(tǒng)與用戶交互平臺(tái)，通過冷熱電三聯(lián)供與需求響應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能源梯級(jí)高效利用。歐盟E-DeMa項(xiàng)目突出區(qū)域內(nèi)多主體交互，通過智能能源路由器整合用戶、發(fā)電商、售電商、設(shè)備運(yùn)營(yíng)商，在統(tǒng)一系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行電能和備用容量的交易。

日本較多關(guān)注電能的集中調(diào)度。通過電力路由器的形式對(duì)區(qū)域內(nèi)的電力進(jìn)行統(tǒng)一管理調(diào)度，將相應(yīng)的“IP地址”分配給發(fā)電機(jī)、電源轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)、太陽(yáng)能電池以及其他電網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，由電力路最終由器完成網(wǎng)中的能源分配。

我國(guó)PEI方面的實(shí)踐相對(duì)較晚，但同樣對(duì)PEI的基本架構(gòu)、規(guī)劃與運(yùn)行展開了探索。為落實(shí)《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》，2017年7月國(guó)家能源局啟動(dòng)了“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項(xiàng)目的申報(bào)工作。首批公布了55個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項(xiàng)目，包括北京延慶能源互聯(lián)網(wǎng)綜合示范區(qū)、能源互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)示范園區(qū)等，標(biāo)志著我國(guó)PEI進(jìn)入實(shí)際工程示范階段。2018年12月，國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）示范項(xiàng)目驗(yàn)收工作的通知》，要求在2019年4月底前完成驗(yàn)收工作。

我國(guó)PEI朝著多能互補(bǔ)的方向發(fā)展，目前多以電力網(wǎng)和天然氣網(wǎng)為核心，對(duì)園區(qū)內(nèi)的電、氣、冷、熱等多種能源進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)度，并通過熱電聯(lián)產(chǎn)、冷熱電三聯(lián)供等技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)高效利用；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮分布式新能源、儲(chǔ)能以及需求側(cè)響應(yīng)在規(guī)劃及運(yùn)行中的影響與作用。與歐洲、日本不同，我國(guó)幅員遼闊，地區(qū)之間的自然資源與社會(huì)發(fā)展情況差異明顯；應(yīng)結(jié)合各地區(qū)實(shí)際情況，構(gòu)建物理模型與信息結(jié)構(gòu)深度融合的、多種能源高效利用、多元負(fù)荷主體深度參與的PEI，同時(shí)充分激發(fā)需求側(cè)市場(chǎng)潛力。

規(guī)劃人員根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和各類設(shè)計(jì)原則，如以熱定電、以電定熱、按面積配置、按比例配置等，對(duì)區(qū)域內(nèi)的能源設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃。文獻(xiàn)[3]對(duì)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以屋頂面積為原則確定光伏配置容量，以平均熱負(fù)荷、平均冷負(fù)荷、50%的電負(fù)荷的需求確定設(shè)備容量。文獻(xiàn)[4]以滿足負(fù)荷需求為原則，對(duì)某車站綜合體的冷熱電負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)，并對(duì)比了基于以熱定電、以電定熱的兩種配置原則的不同方案。經(jīng)驗(yàn)測(cè)算方法計(jì)算流程直觀，過程簡(jiǎn)潔，但對(duì)于規(guī)劃方案的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性指標(biāo)考慮不嚴(yán)格，僅適用于PEI-DC內(nèi)小范圍的局部能源設(shè)備配置，而用于整體規(guī)劃則存在過于簡(jiǎn)化、對(duì)多種能源設(shè)備交互運(yùn)行考慮不足的問題。

對(duì)規(guī)劃目標(biāo)整體建立數(shù)學(xué)模型，基于不同規(guī)劃目的構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，通過求解目標(biāo)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)方案在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性與可靠性層面的最優(yōu)配置以及多個(gè)指標(biāo)之間的相互平衡。相較于經(jīng)驗(yàn)測(cè)算方法，通過求解模型進(jìn)行設(shè)備規(guī)劃通常能夠?qū)さ貌煌笜?biāo)下的最優(yōu)配置，但考驗(yàn)建模的精確程度。更精確的建模將增加模型的復(fù)雜程度，增加求解難度。除規(guī)劃指標(biāo)外，不確定性作為多時(shí)間尺度規(guī)劃的重要考慮因素也受到更多的關(guān)注。通過基于最劣條件的區(qū)間優(yōu)化[5]、基于場(chǎng)景的隨機(jī)規(guī)劃技術(shù)[6]，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃方案在不同時(shí)間尺度上對(duì)于不確定性的適應(yīng)能力。

上述規(guī)劃方法研究雖然缺少對(duì)數(shù)據(jù)中心的用能和發(fā)展特征的考量，但為PEI-DC模式的建設(shè)提供了較為完整的技術(shù)基礎(chǔ)。通常數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃至少需要考慮滿足未來(lái)10～15年的需求變化，而以互聯(lián)網(wǎng)為主的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)使其很難直接采用傳統(tǒng)方法預(yù)估長(zhǎng)期業(yè)務(wù)需求，這對(duì)PEI-DC的設(shè)備規(guī)劃方案提出了時(shí)間尺度方面的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心需求變動(dòng)大的特點(diǎn)也考驗(yàn)了規(guī)劃方案的擴(kuò)展性。規(guī)劃應(yīng)充分考慮能源政策、區(qū)域特征以及供需特性等信息，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)，準(zhǔn)確刻畫區(qū)域未來(lái)發(fā)展圖景，保障實(shí)施效果。

近年來(lái)，直流配電系統(tǒng)（DCS）因輸送容量更大、供電質(zhì)量更優(yōu)、易于接納分布式能源、可控性更高[7]等優(yōu)勢(shì)而受到關(guān)注。數(shù)據(jù)中心的大部分電子元件都由直流電源驅(qū)動(dòng)，同時(shí)考慮直流配電系統(tǒng)在面向分布式電源、儲(chǔ)能、充電站樁、柔性負(fù)荷等方面的應(yīng)用具有先天優(yōu)勢(shì)[8]，研究PEI-DC的直流配電技術(shù)將有助于園區(qū)內(nèi)新能源、儲(chǔ)能的廣泛接入，支持實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的智能化調(diào)控。作為基于電壓源換流器提供直流電力的智能化配電系統(tǒng)，DCS雖然具有供電質(zhì)量高、適合互動(dòng)化接入優(yōu)勢(shì)，但也應(yīng)關(guān)注其可靠性、穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性問題。目前DCS研究較多關(guān)注控制與穩(wěn)定、故障識(shí)別與保護(hù)、拓補(bǔ)與組網(wǎng)等技術(shù)。上述研究均聚焦于DCS的單獨(dú)運(yùn)行環(huán)境，而對(duì)多種能源相互耦合的PEI-DC運(yùn)行環(huán)境考慮較少。

相較于交流配電系統(tǒng)，在PEI-DC中組建DCS，減少了各類能源設(shè)備接入配電系統(tǒng)所經(jīng)歷的變換步驟，在提高效率和功率密度的同時(shí)降低了成本[9]。DCS的直流配電母線不存在相位和頻率同步的問題，支持了園區(qū)內(nèi)源、荷、儲(chǔ)、充各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的即插即用，簡(jiǎn)化了控制難度，由此提高了可靠性。PEI-DC中的DCS應(yīng)充分利用園區(qū)物理網(wǎng)與信息網(wǎng)緊密結(jié)合的優(yōu)勢(shì)，深入研究實(shí)時(shí)信息采集傳輸技術(shù)與海量數(shù)據(jù)快速處理技術(shù)，在DCS的控制穩(wěn)定、運(yùn)行管理與故障保護(hù)等環(huán)節(jié)投入使用，提升DCS的靈活性與可靠性。

冷卻系統(tǒng)的能耗約占數(shù)據(jù)中心總能耗的30%～40%，有效利用冷卻系統(tǒng)帶出的大量機(jī)房熱量具有重要意義。建設(shè)PEI-DC余熱回收系統(tǒng)，與PEI-DC多能流調(diào)度技術(shù)結(jié)合，充分利用數(shù)據(jù)中心回收的余熱，將有效提升園區(qū)的能源利用效率，進(jìn)一步降低DC的PUE值。文獻(xiàn)[10]以數(shù)據(jù)中心作為節(jié)點(diǎn)建立區(qū)域供熱模型，分析驗(yàn)證了余熱回收的節(jié)能意義。文獻(xiàn)[11]將數(shù)據(jù)中心在區(qū)域供熱系統(tǒng)中考慮為熱源，分析在節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方面的收益。文獻(xiàn)[12]提出基于熱虹吸/蒸氣壓縮循環(huán)復(fù)合制冷技術(shù)的熱回收方案，利用逐時(shí)穩(wěn)態(tài)模型分析供暖效果。

目前的數(shù)據(jù)中心熱回收系統(tǒng)研究大多立足于制冷學(xué)科領(lǐng)域，較為復(fù)雜且較難與電力領(lǐng)域模型結(jié)合，距離與PEI-DC的規(guī)劃與運(yùn)行模型相結(jié)合仍有一定距離。應(yīng)從電力工程角度出發(fā)，精簡(jiǎn)熱回收系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提取模型中有關(guān)系統(tǒng)成本、能耗及回收效率的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，構(gòu)建適用于PEI-DC框架的熱回收系統(tǒng)模型。

PEI-DC作為含冷、熱、電、氣等多種能源與眾多能源設(shè)備的系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)高效的調(diào)度是實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。多能流調(diào)度已有不少研究，大都以經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、可靠性、能源利用率為指標(biāo)，尋求多種類型能源設(shè)備的最優(yōu)調(diào)度方法[13]，并探討設(shè)備種類、能源價(jià)格、用戶舒適度和不同調(diào)控手段對(duì)調(diào)度結(jié)果的影響。同時(shí)，PEI-DC作為含有多種形式能源的系統(tǒng)，其不確定性復(fù)雜程度遠(yuǎn)超所包含的單一系統(tǒng)，可能分布于能源生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換、消費(fèi)等多個(gè)環(huán)節(jié)，因此研究多能流調(diào)度中有關(guān)不確定性處理的技術(shù)也是重點(diǎn)之一。目前相關(guān)研究主要通過區(qū)間優(yōu)化[14]、基于場(chǎng)景的隨機(jī)優(yōu)化[15]、魯棒優(yōu)化的各種改進(jìn)形式[16]來(lái)提高系統(tǒng)適應(yīng)不確定性的能力，但未在調(diào)度過程中考慮數(shù)據(jù)中心的能源需求特性。

多能流調(diào)度技術(shù)是實(shí)現(xiàn)PEI-DC余熱回收、負(fù)荷管理及儲(chǔ)能調(diào)度的基礎(chǔ)技術(shù)框架。研究PEI-DC的科學(xué)高效調(diào)度方法，充分考慮當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)需求，通過轉(zhuǎn)換模型將其業(yè)務(wù)特性與能源需求特性相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心與園區(qū)整體設(shè)備的穩(wěn)定、環(huán)保、高效運(yùn)行。

作為不間斷運(yùn)行的高能耗設(shè)備，數(shù)據(jù)中心的能源需求具有較大的波動(dòng)性，滿載與空載能耗差可以達(dá)到100%。對(duì)供能穩(wěn)定性的需求制約了園區(qū)對(duì)具有不確定性的新能源的消納，由此增加了備用冗余設(shè)備。通過數(shù)據(jù)中心荷的優(yōu)化管理，降低能源需求峰谷差，消納可再生能源，提升數(shù)據(jù)中心的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。文獻(xiàn)[17]通過智能算法分配數(shù)據(jù)中心工作負(fù)載，通過負(fù)載集中優(yōu)化服務(wù)器啟停，可降低超過6.1%的能耗。以此為基礎(chǔ)，文獻(xiàn)[18]在考慮實(shí)時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上，通過時(shí)間尺度上的負(fù)載轉(zhuǎn)移來(lái)降低數(shù)據(jù)中心購(gòu)能成本。文獻(xiàn)[19]在實(shí)時(shí)電價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮可再生能源的接入，通過調(diào)度策略匹配數(shù)據(jù)中心負(fù)載與可再生能源。

從PEI-DC整體出發(fā)，若只考慮數(shù)據(jù)中心的負(fù)載調(diào)控能力，將極大限制了園區(qū)運(yùn)行優(yōu)化的潛力。應(yīng)同時(shí)考慮園區(qū)內(nèi)可能存在的其他種類能源負(fù)荷（如工業(yè)、商業(yè)、居民、電動(dòng)汽車等）參與負(fù)荷調(diào)控。例如，基于調(diào)度中心的集中式激勵(lì)型需求側(cè)響應(yīng)和基于能源價(jià)格的需求側(cè)響應(yīng)，并考慮不確定性的影響，可保證PEI-DC多能流調(diào)度的經(jīng)濟(jì)與平穩(wěn)，增強(qiáng)調(diào)控能力。通過與數(shù)據(jù)中心負(fù)載管理技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)參與園區(qū)負(fù)荷管理，兩者互補(bǔ)將很大程度提升園區(qū)負(fù)荷調(diào)度的潛力，提升消納清潔能源的能力與供能可靠性，在故障時(shí)提供容量支援，降低數(shù)據(jù)中心備用容量需求并提升經(jīng)濟(jì)性。

儲(chǔ)能作為PEI-DC中的重要能源設(shè)備之一，在能源的優(yōu)化調(diào)度中可發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過電能、天然氣、氫氣、蓄冷、蓄熱等多種儲(chǔ)能設(shè)備的單一配置或混合配置，來(lái)強(qiáng)化PEI-DC在消納清潔能源、削峰填谷方面的能力，提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。利用儲(chǔ)能的備用技術(shù)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，并平衡儲(chǔ)能調(diào)度的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性。文獻(xiàn)[20]基于帶有中間緩沖環(huán)節(jié)的可再生能源發(fā)電技術(shù)（P2G），提出一種氫能–天然氣混合儲(chǔ)能系統(tǒng)方案，在不同水平風(fēng)電滲透率的場(chǎng)景中證明了經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性。文獻(xiàn)[21]在PEI中考慮蓄熱裝置熱備用，在電–氣互聯(lián)場(chǎng)景下提出一種多階段彈性調(diào)度策略，在備用容量最小的前提下顯著提升系統(tǒng)對(duì)于故障的適應(yīng)性。文獻(xiàn)[22]在多時(shí)間尺度下考慮多源儲(chǔ)能的調(diào)度，通過滾動(dòng)控制時(shí)域內(nèi)購(gòu)能、處罰成本與功率調(diào)整量最小，在保證系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的情況下降低不確定性對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

PEI-DC負(fù)荷管理技術(shù)應(yīng)用于優(yōu)化調(diào)度，同樣能起到提升經(jīng)濟(jì)效益、提供備用容量、提升系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。相較于儲(chǔ)能，PEI-DC具有單位成本低、潛力大的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在具有不確定性、突發(fā)故障下響應(yīng)慢的不足。結(jié)合儲(chǔ)能的充能/供能功率大小確定、響應(yīng)快速的特點(diǎn)，可進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)中心中的備用，降低設(shè)備投資。結(jié)合數(shù)據(jù)中心供能穩(wěn)定性需求高，備用容量大的特點(diǎn)，完善適應(yīng)于PEI-DC的儲(chǔ)能優(yōu)化調(diào)度技術(shù)。

建設(shè)PEI-DC，應(yīng)當(dāng)融合PEI在多能源互聯(lián)互補(bǔ)和數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)整合運(yùn)算方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)整體在物理層面與信息層面的連接。通過能源轉(zhuǎn)換設(shè)備將園區(qū)內(nèi)電力、天然氣、供熱、供冷網(wǎng)絡(luò)相互耦合，利用PEI多能耦合調(diào)度技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同類型能源之間的梯級(jí)利用及優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；經(jīng)能源網(wǎng)絡(luò)在物理層面與數(shù)據(jù)中心連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的高效供能。通過園區(qū)內(nèi)廣泛分布的智能傳感器，收集眾多能源設(shè)備與能源用戶的海量數(shù)據(jù)，經(jīng)園區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一于數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)整個(gè)園區(qū)在信息層面的連接。

依據(jù)PEI-DC的建設(shè)規(guī)劃，完成園區(qū)內(nèi)設(shè)備與網(wǎng)架的高效部署；結(jié)合PEI-DC的運(yùn)行調(diào)控技術(shù)，進(jìn)行園區(qū)內(nèi)“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”的統(tǒng)一協(xié)調(diào)；平衡園區(qū)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、可靠性與環(huán)保性，實(shí)現(xiàn)PEI-DC的高效綠色運(yùn)行。

結(jié)合數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)處理功能，PEI-DC運(yùn)營(yíng)可以實(shí)現(xiàn)園區(qū)與用戶間能量流與信息流的互聯(lián)互通，充分利用可再生能源，提高能源使用效率，向用戶提供個(gè)性化服務(wù)，開創(chuàng)新的商業(yè)模式。對(duì)商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的探索能夠幫助PEI-DC實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，凸顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

大量分布式清潔能源接入園區(qū)，在帶來(lái)清潔供能的同時(shí)，其高波動(dòng)性與不確定性也制約了清潔能源的可靠消納，必須尋求合適的方式進(jìn)行快速精確的出力預(yù)測(cè)。PEI-DC廣泛分布的智能量測(cè)設(shè)備，收集海量數(shù)據(jù)為大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。結(jié)合數(shù)據(jù)分析和天氣建模技術(shù)，可以進(jìn)行混合可再生能源預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)量下的快速評(píng)估。大量交互的用戶用能數(shù)據(jù)信息可用于各種能源的消費(fèi)預(yù)測(cè)，根據(jù)用戶特性制定適當(dāng)?shù)募?lì)機(jī)制，促進(jìn)新能源消納，優(yōu)化園區(qū)用能整體清潔性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)有特殊用能需求的用戶，深度挖掘其用能數(shù)據(jù)，刻畫用戶用能畫像，進(jìn)行源荷匹配，為用戶提供更加穩(wěn)定可靠的清潔供能服務(wù)。

部分PEI-DC的能源用戶對(duì)供能可靠性有著更高要求，為這類用戶提供高可靠性的能源將是PEI-DC的服務(wù)方向之一。利用園區(qū)運(yùn)行過程中收集的海量數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析方法和AI技術(shù)，及時(shí)掌握運(yùn)行中異常問題和潛在風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)時(shí)把控園區(qū)運(yùn)行狀態(tài)，規(guī)避園區(qū)運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展用能宏觀變化趨勢(shì)和局部用能精細(xì)化預(yù)測(cè)，提高用能預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度，更準(zhǔn)確地對(duì)能源生產(chǎn)與用能進(jìn)行協(xié)同調(diào)度，提高園區(qū)運(yùn)行整體穩(wěn)定性。與用戶簽訂可靠性協(xié)議，面向用戶用能需求推出大數(shù)據(jù)分析增值服務(wù)；在園區(qū)多能流調(diào)度中結(jié)合分析結(jié)果，利用PEI-DC儲(chǔ)能調(diào)度及負(fù)荷管理手段來(lái)滿足客戶供能特異性需求，實(shí)施精準(zhǔn)可靠供能。

數(shù)據(jù)中心的PEI-DC建設(shè)模式使得數(shù)據(jù)中心在選址方面具有更大的自由度，不再局限于單獨(dú)建在為其提供充足電力能源的發(fā)電廠附近，或在冷卻需求小并因此額外能源需求低的氣候環(huán)境中，而是更加靠近用戶側(cè)。這為園區(qū)內(nèi)部及其周邊地區(qū)的智能化服務(wù)推進(jìn)提供了有利條件。通過5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)園區(qū)及其周邊一定范圍內(nèi)設(shè)備到數(shù)據(jù)中心的高效率交互，區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定且低于1 ms的訪問延遲使汽車自動(dòng)駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在保證發(fā)揮效率的同時(shí)，得以省去本地的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并轉(zhuǎn)而依賴于單位成本更低、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算能力更強(qiáng)的數(shù)據(jù)中心。與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)多種終端連接到云，通過5G網(wǎng)絡(luò)提供穩(wěn)定高效的連接，PEI-DC將提供多樣化的智能化增值服務(wù)。

PEI-DC廣泛分布的智能量測(cè)設(shè)備收集了大量信息，包括園區(qū)氣象、負(fù)荷、交通、能源網(wǎng)架與能源設(shè)備的實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的相關(guān)技術(shù)成為有效利用這些數(shù)據(jù)以更好支持PEI-DC運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的新能源出力預(yù)測(cè)、短期負(fù)荷預(yù)測(cè)、電動(dòng)汽車充電需求預(yù)測(cè)、熱電耦合系統(tǒng)潮流求解等方向已有一些研究，但研究?jī)?nèi)容相對(duì)獨(dú)立和分?jǐn)?shù)。PEI-DC作為一個(gè)緊密耦合的系統(tǒng)，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，從單一角度切入研究的技術(shù)若直接應(yīng)用，將缺失必要的整體效應(yīng)。PEI-DC的信息層與物理層緊密聯(lián)結(jié)，為園區(qū)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)營(yíng)提供了基礎(chǔ)條件。未來(lái)應(yīng)從PEI-DC整體角度出發(fā)，研究數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)相關(guān)技術(shù)在“源–網(wǎng)–荷–儲(chǔ)–充”各個(gè)環(huán)節(jié)的復(fù)合應(yīng)用，充分利用園區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的海量數(shù)據(jù)整合、運(yùn)算、發(fā)布能力，通過5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心到邊緣設(shè)備的低延遲、高頻率交互，推動(dòng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下PEI-DC的高效運(yùn)營(yíng)。

隨著數(shù)字化進(jìn)程的加快，在國(guó)家“新基建”有關(guān)政策的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目將不斷建設(shè)落地，逐步形成多個(gè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)在能源、信息系統(tǒng)方面緊密互聯(lián)的局面。在我國(guó)電力體制改革和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，隨著市場(chǎng)管制的放松，電力與能源市場(chǎng)開始逐步興起。在開放的能源市場(chǎng)下，區(qū)域內(nèi)多個(gè)PEI-DC決策主體間以能源價(jià)格為導(dǎo)向，根據(jù)自身利益最大化進(jìn)行合作或博弈協(xié)同，勢(shì)必對(duì)區(qū)域整體運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性構(gòu)成挑戰(zhàn)。目前已有基于能源價(jià)格的區(qū)域內(nèi)多園區(qū)主體的優(yōu)化調(diào)度技術(shù)研究，但缺少對(duì)數(shù)據(jù)中心負(fù)荷時(shí)空特性的考量。上述研究中的園區(qū)負(fù)荷都具有本地性，根據(jù)能源價(jià)格的引導(dǎo)只能在時(shí)間維度上進(jìn)行平移或者削減。區(qū)別于此，數(shù)據(jù)中心負(fù)荷可以根據(jù)區(qū)域能源價(jià)格的不同，通過互聯(lián)網(wǎng)等信息網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)運(yùn)算業(yè)務(wù)向運(yùn)算成本較低的數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移，完成空間維度上的負(fù)荷轉(zhuǎn)移。因此，在多PEI-DC的調(diào)控中，應(yīng)進(jìn)一步考慮數(shù)據(jù)中心負(fù)荷的時(shí)空雙重特性，與其他園區(qū)負(fù)荷的調(diào)節(jié)能力相結(jié)合來(lái)平衡區(qū)域內(nèi)負(fù)荷在時(shí)間與空間上的分布，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域整體的高效運(yùn)行。

(1）技術(shù)層面。優(yōu)先攻關(guān)PEI與數(shù)據(jù)中心間的技術(shù)壁壘。數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)研究的模型并未很好地與電力領(lǐng)域適配，PEI的規(guī)劃與調(diào)度研究中也鮮有對(duì)數(shù)據(jù)中心負(fù)荷特性的考量。對(duì)兩者的模型進(jìn)行適應(yīng)性修改，或通過接口設(shè)計(jì)使其相互結(jié)合，建立統(tǒng)一完善的PEI-DC規(guī)劃/運(yùn)行模型是當(dāng)前技術(shù)研究的關(guān)鍵。

(2）實(shí)踐層面。我國(guó)不同地區(qū)在自然資源、社會(huì)發(fā)展和負(fù)荷種類、水平等方面存在明顯差異，PEI-DC的建設(shè)不能采用有固定標(biāo)準(zhǔn)的模式，而是要注重與地區(qū)實(shí)際情況的結(jié)合。優(yōu)選適宜PEI-DC發(fā)展的區(qū)域作為試點(diǎn)，因地制宜地開展PEI-DC的實(shí)踐工作，積累PEI-DC的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)；跟隨“新基建”的浪潮，探尋PEI-DC與5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展熱點(diǎn)的相互結(jié)合。

(3）政策層面。PEI-DC相較于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，其初期建設(shè)投入相對(duì)較高，可出臺(tái)相關(guān)財(cái)政激勵(lì)、稅收減免等政策來(lái)推動(dòng)PEI-DC的投資與建設(shè)；完善監(jiān)管體系，保證發(fā)展的科學(xué)性與公平性，建立與之配套的能源市場(chǎng)機(jī)制。在健全的市場(chǎng)機(jī)制下，PEI-DC中各個(gè)主體進(jìn)行互動(dòng)與交易，充分發(fā)揮PEI-DC在負(fù)荷調(diào)控、源荷協(xié)調(diào)與多能流調(diào)度方面的應(yīng)用潛力。（作者：王獎(jiǎng) 張勇軍李立浧李欽豪蘇潔瑩）

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數(shù)據(jù)中心園區(qū)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建議，技術(shù)融合、試點(diǎn)實(shí)踐、政策扶持