儲能，顧名思義，是指將能源/能量儲存起來，以供需要的時候使用。儲能的關鍵點在于“儲”。本文中，我們所說的儲能技術主要是指對電能的儲存。儲存的能量可以用做應急能源，也可以在電網負荷低的時候儲能，在電網高負荷的時候輸出能量，用于削峰填谷，減輕電網波動。
儲能是新型數據中心的必選項
2021年，工信部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023年）》中明確了對“新型數據中心”的定義：新型數據中心是指以支撐經濟社會數字轉型、智能升級、融合創新為導向，以5G、工業互聯網、云計算、人工智能等應用需求為牽引，匯聚多元數據資源、運用綠色低碳技術、具備安全可靠能力、提供高效算力服務、賦能千行百業應用，與網絡、云計算融合發展的新型基礎設施。“高技術、高算力、高能效、高安全”也成為了新型數據中心的四大特征。
與此同時，在《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》中也提出要“強化能源配套機制”，作為高載能的數據中心行業，要探索建立電力網和數據聯動建設、協同運行機制，進一步降低數據中心用電成本；引導清潔能源開發使用，加快推廣應用先進節能技術；推動綠色數據中心建設，加快數據中心節能和綠色化改造等主要任務。
綜上，在“碳中和”“東數西算”等政策的推動下，數據中心采用可再生能源已成必然趨勢。
眾所周知，包括風電、水電、太陽能發電等在內的一眾可再生能源都有一個統一的“缺陷”—穩定性差，這對于要求24小時×365天穩定運行的數據中心而言，是“致命的缺陷”。
儲能作為一個能很好解決可再生能源穩定性差缺點的技術方向，受到了IDC行業的廣泛關注。儲存的能量可以用做應急能源，也可以在電網負荷低的時候儲能，在電網高負荷的時候輸出能量，用于削峰填谷，減輕電網波動的同時，降低數據中心的運營成本。
儲能技術已然成為建設新型數據中心必選項之一。
技術引領行業進步
無論哪個行業，技術一直是推進行業進步的關鍵手段，對于IDC行業而言，亦是如此。而儲能是否能與IDC行業結合，從而誕生出“儲能+IDC”的新運營模式，儲能技術在其中起到關鍵作用。下面我們就盤點一下，現階段儲能技術都有哪些，以及各類儲能技術的優缺點。
抽水儲能
該儲能技術利用水作為儲能介質，通過電能與勢能相互轉化，實現電能的儲存和管理。在電力負荷低谷期將水“抽”到地勢高的地方，在水庫中儲存起來。在電力負荷高峰期，用水從高處流下的勢能，將勢能轉化為電能，進行發電。
抽水蓄能是現階段技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件的大規模儲能方式，是電力系統綠色低碳清潔靈活調節電源。目前我國河北省的豐寧抽水蓄能電站是全球最大的抽水儲能站，規劃裝機容量可達3600MW。
不過抽水儲能受地理條件限制極大，且儲能密度較低。同時，因為需要建設水壩、水庫等相應基礎設施，其建設周期長、投資金額大。對于本就需要重資產運營的數據中心而言，性價比不高。
壓縮空氣儲能
該儲能技術在電網負荷低谷期將利用電能將空氣壓縮并儲存于儲氣室（鹽穴）中；在電網負荷高峰期釋放所儲存空氣，推動汽輪機發電，其本質原理與抽水儲能類似。壓縮空氣儲能的形式主要有：傳統壓縮空氣儲能系統、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統、液氣壓縮儲能系統。
壓縮空氣儲能相對來說技術成熟度較高、存儲容量大、存儲時間較長、項目整體成本較低，相對應用“門檻”較低。前不久，由中國能建主體投資的世界首臺300MW級別的非補燃壓縮空氣儲能示范工程在湖北開工，該項目建成后在非補燃壓縮空氣儲能領域將實現“單機功率、儲能規模、轉換效率”三項世界第一。
不過，以現有技術而言，壓縮空氣儲能普遍存在儲能室占地規模大、建設周期長，以及轉換效率較低（普遍為60%~63%）等缺點。一方面對于“寸土寸金”的數據中心而言，應用壓縮空氣儲能將占據不小的地理面積；另一方面，轉換率低的弊端也使其性價比較低。
重力儲能
該儲能技術是在電網負荷低谷期或利用可再生能源通過導輪等“機械”，將重物拉起，進行機械式儲能；在電網負荷高峰期利用重物下落時產生的勢能，將勢能轉化為電能，進行儲能。
重力儲能具有建設成本較低、綜合轉化效率較高、安全性較高、使用壽命較長等特點。目前，重力儲能項目只有EnergyVault公司、Gravitricity公司產品投入商用。不過，前不久我國首個重力儲能項目已在江蘇省動工，這也是我國在儲能領域一次新的嘗試。
重力儲能還處于起步階段，在現有技術背景下， 其儲能容量小、運維成本高等問題是其未能成為主流儲能方式的主要原因。對于數據中心而言，運維成本及儲能容量低都是其未能在數據中心中應用的關鍵。
熔融鹽儲能
該儲能技術是利用無機鹽在高溫下熔融形成的的離子熔體，以此為媒介將太陽能光熱、地熱、余熱、低品位廢熱，以及電網負荷低谷期電力等“能量”以熱能的形式儲存起來，在電網負荷高峰期時釋放熱能，以熱發電。
熔融鹽儲能相對儲能密度大、穩定性較高、使用周期長、建設成本低。2021年底，美國長時儲熱技術公司Malta和加拿大能源公司NB Power宣布簽署了一份合作協議，雙方將共同在加拿大新不倫瑞克地區建設1000MWh的長時儲熱項目，預計2024年投產。項目建成后將成為全球規模最大的長時儲熱項目。
現階段，熔融鹽儲能的缺點主要源自熔鹽媒介自身缺陷，熔鹽熱導率較低、比熱容低、腐蝕性強、安全性較差等問題都對利用熔融鹽儲能提出了更高的要求，也是熔融鹽儲能發展受限的主要原因。而安全性較差也成為其未能在數據中心大規模應用的主要原因之一。
釩電池儲能
釩電池儲能也就是全釩液流電池儲能，該電池是一種活性物質呈循環流動液態的氧化還原電池。與上述儲能技術儲能方式類似，釩電池可在電網低谷期充能、電網高峰期放能。
釩電池具有極高的轉換率（約為75%左右）、高安全性、使用壽命長、功率大等特點。目前我國大連已建成100MW容量，400MWh的全釩液流電池儲能項目。
不過全釩液流電池的缺點也顯而易見，其單位體積可儲存電量低，在“寸土寸金”的數據中心行業中應用可能性并不大。
飛輪儲能
飛輪儲能是用電動機帶動飛輪高速旋轉，在需要的時候再用飛輪帶動發電機發電的儲能方式。
飛輪儲能具有使用壽命長、轉換效率極高（可達90%）、響應速度快（毫秒級）、占地面積小、安全性高等特點。
不過，飛輪儲能電能輸出時間極短，只可持續十幾秒到幾分鐘，且造價貴、運維成本高。所以對于數據中心而言，采用UPS電源即可達到飛輪儲能的效果，總體成本則低很多。
電化學儲能
電化學儲能是通過電池將電能儲存，在需要時放出的儲能方式，其原理類似于充電寶。現有電化學儲能主要有鉛酸電池、鉛碳電池、鋰電池、鎳鎘電池。
電化學儲能技術目前較成熟，且在數據中心中應用較廣，尤其是鉛酸電池作為數據中心的“必需品”，作為蓄電池，在數據中心已有大規模應用。
不過鉛酸電池的使用壽命及其單位體積儲電量決定了它只能作為數據中心“應急電源”，并不能作為數據中心大規模、長時儲能。
以現有技術及原材料分析，磷酸鐵鋰電池是目前數據中心大規模長時儲能的首選電池。
儲能+IDC，任重道遠
數據中心作為高載能行業，即便通過設備的降耗增效可以實現碳減排，但若想實現真正意義上的碳中和，100%采用可再生能源供電無疑是最佳路徑之一。而儲能又能很好地解決可再生能源供電不穩定的問題。筆者認為，大規模長時儲能與100%可再生能源結合的方式，將成為未來數據中心最佳運營模式之一。
通過上文的盤點，結合數據中心的特性來看，應用磷酸鐵鋰電池的電化學儲能是現階段數據中心大規模長時儲能方式的首選。
“前途很光明，道路很曲折”，雖然磷酸鐵鋰電池儲能能推進數據中心碳中和進程，但在應用的過程中還有很多問題亟待解決。
比如，磷酸鐵鋰雖然相比于三元鐵鋰電池穩定性更強，但其不易被撲滅的特性，使對于安全性“一絲不茍”的數據中心而言，在應用的過程中需“三思而后行”。同樣基于安全的考慮，IDC服務商在部署鋰電池儲能時，還要考慮客戶的接受度。
基于上述，儲能+IDC的新模式尚處于嘗試階段，比較典型的案例是世紀互聯和清華大學能源互聯網創新研究院合作的“SPEAR”創新示范工程。工程首個示范節點項目落戶世紀互聯佛山智慧城市數據中心，該項目在數據中心樓體外部署了一個儲能容量達2MWh，輸出功率為1MW的儲能“集裝箱”，通過“IDC+儲能系統+光伏”的方式，將不穩定的光伏電存儲，并轉換成穩定功率的電能為數據中心供電。目前該項目已投產并穩定運行近1年。
寫在最后
碳中和，勢在必行；數字經濟，已成“主流”，數據中心既是數字經濟的底座，又是亟需實現碳中和的高載能行業。“兩手”都要抓的大背景下，筆者相信儲能+IDC的新模式將成為新型數據中心的主流運營模式之一，而數據中心也需要更多類似“儲能+IDC”的新模式的探索。
“不管黑貓白貓，能捉老鼠的就是好貓”，不管什么技術，只要能幫助數據中心在“保發展”的同時，實現“碳中和”，就是好技術。
