数据中心的用电量约占到全球用电量的1%。运营商在数据中心部署不间断电源（UPS）系统，以便最大限度地减少因供电不稳定而造成的中断，从而提高数据中心的可靠性。然而，新的技术支持UPS与电网交互，为更具可持续性的数据中心赋能。

在数据中心，IT 设备由 UPS 系统供电来降低故障风险。UPS已经具备诸多优点，包括高效率、较小的占用空间、改进的电池储能系统和监控。如今，该技术甚至能够与电网交互。

新技术为智能电网赋能

电网（electric grid）由输电线路、变电站、变压器以及其它将电力从电厂输送到用户的部件组成。它通常被称为“the grid”。设备、电池、自动化、计量和监控方面的新技术正在使智能电网成为可能。智能电网是一种允许电力公司与用户或供应商与消费者之间进行双向交互传感和通信的能力。这代表着分布式能源在助力电网方面拥有巨大机会，其中包括UPS和电池储能系统(BESS)。

具有这种能力的UPS通常被称为面向智能电网（smart grid ready）、电网交互式的分布式能源(DER)或UPSaaR (UPS作为备用电源)，我们把它们称为面向智能电网的UPS。基于数据中心行业当前的运营情况、优先事项和机遇，我们预计数据中心将成为该技术的重要舞台。

电网交互式UPS

在数据中心，IT设备(服务器、存储和交换机)由UPS系统供电，UPS系统对电源线进行调节，防止电源干扰，包括中断、欠压、过压、闪变、瞬变事件和谐波失真。UPS系统需要得到适当的操作和维护，从而提高可靠性、降低故障概率。在典型应用中， UPS电池仅在停电情况下使用。对数据中心行业来说，使UPS能够与电网进行交互是一种新方法—通过这种方法，数据中心行业将获益良多。

锂离子电池的激增和电网互动(或并网)UPS系统的引入，使这种能源管理不仅成为可能，而且得到了广泛的应用。

电网交互式UPS系统可以在微电网内运行，并将电力回馈电网。这项技术允许组织的UPS电池中存储的能量在非高峰时间回售给公用事业公司，为公用事业提供商提供电网平衡服务，并为数据中心组织创造收入。而且它可以做到这一点，而不会影响您的关键基础设施的IT恢复能力。

这些电网交互式UPS系统利用了锂离子电池的优势，特别是运行时间更长、充放电速度更快和循环能力更高。采用锂离子电池的电网交互式UPS可以轻松地提供足够快的响应，以满足频率控制需求，支持各种创收服务，并通过需求管理提供节省成本的机会。例如，组织可以在高峰时段关闭电网并使用电池，以避免支付高额现货电费，并帮助公用事业提供商管理高峰需求。

毫不夸张地说，配备锂离子电池的电网互动UPS系统甚至可以为脱碳和更可持续的能源战略做出贡献。我们仍处于这些技术的早期，但它们肯定会成为数据中心行业持续努力管理能源消耗和碳排放的重要工具。

下一步将采用面向智能电网的UPS技术

施耐德电气、Vertiv和Eaton等公司已经在提供面向智能电网的UPS。下图展示了面向智能电网的UPS方块图，其中双向箭头表示能量可以根据应用流向任何方向。我们可以总结出不同的运行模式:标准运行、能源需求管理、快速频率响应以及助力电网。

标准运行: UPS和BESS为关键负载提供所需的能源，防止停电或其它电源干扰事件引发停工。根据电源故障的持续时间，发电机可以成为解决方案的组成部分。因此，在电网或发电机运行的大部分时间， BESS不会被使用—这可以被理解为未充分利用的资源。借助UPS面向智能电网的能力，可通过其它运行模式提高资源利用率。尽管如此，牢记可靠性至关重要，并且UPS系统必须在断电时确保关键负载所需的运行时间。

能源需求管理: 在这种运行模式下，我们考虑通过调节来减少、压低或转移用户的能源需求。我们利用UPS和BESS来提供负载向电网索取的全部或部分能源。这种运行方式减少了用户的能源需求，有利于电网的稳定。此外，BESS可以在能源价格较低的低需求时段充电。能源峰值调整是一种常见应用场景，即在能源需求的高峰时段（通常价格更高）减少购买公用事业公司的能源。

快速频率响应: 太阳能和风能等可变可再生能源的使用给电网稳定性带来了额外的挑战。能源供给与消耗的平衡情况会影响电力系统的频率。快速频率响应是UPS的另一个应用场景，可配合将可再生能源整合到电网的工作。快速响应的BESS可实时提高电网频率的稳定性。

助力电网: 该技术使UPS和BESS能够作为一种双向分布式能源向电网供电。它们可以成为分布式能源的一部分，以微电网等形式连接到电网。这个概念提供了一个去中心化、模块化、更灵活的解决方案，其中的资源更靠近所服务的负载。它有时被称为分布式储能系统(DESS)。由于需要满足特定的技术要求，政府、法规和标准在其中发挥着关键作用。

概括来说，面向智能电网的UPS和BESS有助于更高效、可持续的能源使用，同时提高系统的灵活性。能源需求管理和储能技术使可变可再生能源的整合成为可能。

“双碳”目标加速绿色数据中心变革

碳达峰、碳中和是近两年比较热的词汇。为了应对全球气候变化，促进社会的可持续发展，世界各国都在积极采取行动加快实现碳中和，中国也在其列。2020年9月，中国宣布力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，努力争取2060年前实现碳中和。在国家“双碳”战略的背景下，数据中心作为“新基建”的数字基底，也被赋予更多期望。

众所周知，在当下这个数据爆发增长的时代，数据中心的处理能力和存储容量呈现指数级增长，对能源的消耗也水涨船高，艾瑞咨询的研究显示，当前电力成本已经占数据中心整体运营支出中的一半以上，可以肯定的是，数据中心已成为主要的碳排放源之一。因此，要实现“双碳”目标，打造绿色数据中心至关重要。

为了加速绿色低碳数据中心的建设，国家层面也出台了一些政策为其助力。今年5月，工信部等四部门联合印发《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》的通知中指出，随着各行业数字化转型升级进度加快，迫切需要推动数据中心合理布局、供需平衡、绿色集约和互联互通，构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，促进数据要素流通应用，实现数据中心绿色高质量发展。

不久前，工业和信息化部印发的《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》（以下简称“行动计划”）中更是明确，用3年时间，基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。到2021年底，全国数据中心平均利用率力争提升到55%以上，，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.35以下，到2023年底降至1.3以下。

值得注意的是，数据中心是用能非常集中的大型设施，要想实现绿色低碳需求并非易事。对此，中国工程院院士、中国工程院原副院长邬贺铨认为，要实施数据中心绿色低碳运行方式，就需要做到：优化选址，形成自然风洞效应；叠加光伏、综合供能、高效致冷、余热循环利用；通过数据清洗与标注提升存储数据的质量，减少无效数据的存储，冷热数据分开存放；云边端协同优化数据处理效率。

此外，中国信息通信研究院云计算与大数据研究所副总工程师郭亮在努力实现“双碳”目标的大背景下，结合我国数据中心的发展和绿色低碳的要求也给出了四点发展建议：第一，提高数据中心的能源利用效率，降低PUE；第二，投资建设分布式/大型集中式项目；第三，市场化采购可再生能源；第四，购买绿色电力证书。

与此同时，郭亮指出：”过去几年，我国的数据中心发展较国际数据中心发展水平差别并不大，机柜、组块模块方面发展都比较快，可以在技术方面投入更多的力量，实现数据中心效率的提高，降低PUE，减少碳排放。“

技术创新助推数据中心有效节能减排

确实如此，除了国家层面的助力外，技术创新毫无疑问是助推数据中心有效实现节能减排的必选项。

事实上，围绕绿色低碳，行业内的知名企业如百度、阿里、腾讯、浪潮等一直在进行着积极探索，通过在机柜、液冷等技术上的不断创新，为构建新一代绿色高效的数据中心贡献力量，并且也都取得了非常不错的成果。

以浪潮为例，其一直在持续推进基于绿色、开放标准的开放计算服务器、整机柜服务器技术创新，采用集中供电、集中散热和集中管理的设计架构，具有更高的电源转化效率，更加高效节能。据某大型数据中心实际测试显示，使用浪潮整机柜，电源转化效率提升5%，数据中心电力节约30%，系统故障率降低90%，并且运维效率提升3倍以上，交付速度提升10倍以上。

此外，腾讯T-block数据中心，标配清洁能源，采用模块化市电直供和模块化AHU自然冷却技术，实现了1.10的超低PUE。阿里建立了全球规模最大的全浸没液冷数据中心，可以实现每年省电70000万度，机房能效提升30%，PUE低至1.09。

值得一提是，浪潮也一直在积极推进数据中心液冷技术的研发与提升，在直接冷却与间接冷却等领域持续创新，持续优化改进传统散热技术的能耗大、效率低等问题，实现制冷系统30%-50%的综合能效提升，有效达到节能减排的目的。

据了解，目前，浪潮冷板式液冷数据中心产品线涵盖了液冷机柜、紧凑型微模块液冷数据中心、单排微模块液冷数据中心、双排微模块液冷数据中心等一系列模块化液冷数据中心产品，可以全方位的降低数据中心对环境的影响，极大的节省能耗。

除了上述一些企业的技术创新和成果之外，产业界在推进绿色数据中心落地过程中所做的努力还远不止这些，并且还在持续输出。相信在各行业的持续推动下，未来，老旧、高耗能的数据中心都将逐渐被改善提升或者淘汰，低碳节能的新型数据中心正驶向快车道，加速普及落地。

文章来源：千家智客，飞象网CCTIME， Omdia