近兩年，各行業(yè)都在努力推進(jìn)碳中和進(jìn)程，作為高載能行業(yè)的數(shù)據(jù)中心行業(yè)自然義不容辭。IDC產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)都對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE值格外關(guān)注。IDC上下游各企業(yè)紛紛“八仙過(guò)海，各顯其能”，力圖進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)中心PUE。

目前數(shù)據(jù)中心PUE值計(jì)算的方式主要有三種：1：=數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗，2：=（IT設(shè)備能耗+空調(diào)能耗+供配電系統(tǒng)能耗+其他能耗）/IT設(shè)備能耗，3：=1+空調(diào)能耗因子+供配電能耗因子+其他能耗因子。其中，行業(yè)內(nèi)較常用的是“PUE值=數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設(shè)備能耗”。

通過(guò)計(jì)算公式可以看出，即便再降低數(shù)據(jù)中心PUE，PUE值的理論極限也是“1”。現(xiàn)階段，新建數(shù)據(jù)中心PUE1.3、1.25已是“常規(guī)操作”，有部分應(yīng)用液冷的數(shù)據(jù)中心，在理想條件下PUE已經(jīng)突破1.1大關(guān)，數(shù)據(jù)中心降低PUE值似乎已經(jīng)看到“天花板”。

可再生能源將成為數(shù)據(jù)中心必選項(xiàng)

從整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)過(guò)程來(lái)看，降低PUE只是從設(shè)備耗能方面降低數(shù)據(jù)中心整體碳排放，在筆者看來(lái)，數(shù)據(jù)中心若想實(shí)現(xiàn)碳中和，應(yīng)從“根源”出發(fā)，即從能源供給側(cè)出發(fā)，采用可再生能源。

現(xiàn)階段，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心還是通過(guò)市電的方式作為電力主要來(lái)源，而市電幾乎全部來(lái)自“火電”，如果數(shù)據(jù)中心可以采用如光伏、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源作為電力供給的話，則可以從根源上實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，從而推進(jìn)碳中和進(jìn)程。

從政策上不難看出，我國(guó)也有意引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用可再生能源，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中就明確指出，持續(xù)提升數(shù)據(jù)中心可再生能源利用水平。

地方政府也積極響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，出臺(tái)相關(guān)政策文件，推動(dòng)可再生能源在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用占比。山東省工業(yè)和信息化廳發(fā)布相關(guān)文件指出“數(shù)據(jù)中心可再生能源使用比例提高10個(gè)百分點(diǎn)、達(dá)到25%以上”；寧夏回族自治區(qū)發(fā)布相關(guān)文件指出“到2025年，寧夏樞紐區(qū)域內(nèi)可再生能源使用率達(dá)60%，中衛(wèi)數(shù)據(jù)中心集群內(nèi)可再生能源使用率達(dá)65%。”………

從政策不難看出及發(fā)展趨勢(shì)不難看出，可再生能源已成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心的必選項(xiàng)之一。

微電網(wǎng)為數(shù)據(jù)中心用電“保駕護(hù)航”

可再生能源雖好，但其供給不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，也讓很多數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)營(yíng)者“望而卻步”。當(dāng)下，因?yàn)榭稍偕茉吹淖顑?yōu)解就是配置“微電網(wǎng)”。

微電網(wǎng)，又稱“微網(wǎng)”，指多個(gè)分布式電源及其相關(guān)負(fù)載按照一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組成的網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)靜態(tài)開關(guān)關(guān)聯(lián)至常規(guī)電網(wǎng)。

微電網(wǎng)主要是利用儲(chǔ)能和控制裝置，實(shí)現(xiàn)分布式電源與本地負(fù)荷電力電量自平衡的微型供電網(wǎng)絡(luò)，是新技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用，是智能電網(wǎng)的組成部分。

微電網(wǎng)主要由分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能、變配電和控制系統(tǒng)構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)、管理的自治電力系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)（市電）并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤網(wǎng)運(yùn)行。

微電網(wǎng)是一個(gè)相對(duì)傳統(tǒng)大電網(wǎng)的概念，發(fā)展微電網(wǎng)能夠充分促進(jìn)分布式可再生能源的大規(guī)模接入。微電網(wǎng)與大電網(wǎng)“相輔相成”，尤其在大電網(wǎng)沒(méi)有覆蓋的地區(qū)可以發(fā)揮更大的作用，以彌補(bǔ)大電網(wǎng)的不足。

正如上文的介紹所言，微電網(wǎng)是一種可以用于管理多種不同能源的系統(tǒng)（如市電、光伏、風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電，甚至柴油發(fā)電機(jī)）。通過(guò)微電網(wǎng)可以幫助數(shù)據(jù)中心在確保安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，提升可再生能源應(yīng)用占比，為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用可再生能源“保駕護(hù)航”。

運(yùn)行方式層面，微電網(wǎng)主要分為并網(wǎng)型、孤網(wǎng)型，現(xiàn)階段應(yīng)用較多、應(yīng)用性較強(qiáng)的是并網(wǎng)型，即：可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)電網(wǎng)交互。

相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)，微電網(wǎng)最主要的優(yōu)勢(shì)在于：可以對(duì)分布式能源（如風(fēng)光水電）就地消化、就地平衡，并同時(shí)與傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行能量交換（主要用于“反哺”電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)“峰谷套利”）。

以現(xiàn)階段微電網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，微電網(wǎng)主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)。

微型：微電網(wǎng)，顧名思義，其相較于“大電網(wǎng)”而言較微小。當(dāng)下微電網(wǎng)電壓等級(jí)一般在10kV以下；系統(tǒng)規(guī)模一般在兆瓦級(jí)及以下，與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，規(guī)模較“微”。主要是利于電能就地消耗。

可持續(xù)：微電網(wǎng)內(nèi)分布式電源主要以光伏、水電、風(fēng)電等清潔能源為主，或者將清潔能源發(fā)電與市電和柴油發(fā)電機(jī)混合，行程綜合能源管理體系。利用微電網(wǎng)可以有效幫助數(shù)據(jù)中心從源頭上降低碳排放。

自治：微電網(wǎng)內(nèi)部電力電量能實(shí)現(xiàn)基本自平衡，與外部電網(wǎng)的電量交換一般不超過(guò)總電量的20%。

可靠：正如上文所述，數(shù)據(jù)中心部署微電網(wǎng)一般采用與傳統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)的形式部署，微電網(wǎng)與市電“相輔相成”，可以“互為冗余”。微電網(wǎng)對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)有支撐的作用，并且可以在并網(wǎng)、離網(wǎng)兩種模式下順暢的切換，保障了數(shù)據(jù)中心用電的穩(wěn)定性。

在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心大規(guī)模應(yīng)用可再生能源已經(jīng)是大勢(shì)所趨，而微電網(wǎng)的存在可以看做是一個(gè)“調(diào)度者”的身份，幫助平衡儲(chǔ)能、柴油發(fā)電機(jī)、大電網(wǎng)、可再生能源發(fā)電，以及儲(chǔ)能之間的供電關(guān)系，幫助數(shù)據(jù)中心提高可再生能源應(yīng)用占比，進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)據(jù)中心碳中和。

退一步說(shuō)，即便不是為了提高可再生能源在數(shù)據(jù)中心中的能源占比，微電網(wǎng)也可以幫助數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定電力供給，疏解電力壓力。眾所周知，“電”是數(shù)據(jù)中心唯一的能源來(lái)源，數(shù)據(jù)中心作為將瓦特轉(zhuǎn)化為比特的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，在其自身對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性、穩(wěn)定性極高的要求下，對(duì)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性自然也是不言而喻。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心發(fā)生故障有超過(guò)三分之一是由電源引起的，而微電網(wǎng)的存在可以幫助數(shù)據(jù)中心緩解，甚至消除在電力供給側(cè)的“擔(dān)憂”。當(dāng)市電發(fā)生故障時(shí)，斷開電網(wǎng)連接的微電網(wǎng)本身就是一個(gè)孤島，采用可再生能源的電力向數(shù)據(jù)中心提供持續(xù)的電能。由于這種電力獨(dú)立于電網(wǎng)進(jìn)行生產(chǎn)、存儲(chǔ)和消耗，因此其可靠性、連續(xù)性并不受傳統(tǒng)電網(wǎng)電力中斷的影響。

政策引導(dǎo)+技術(shù)成熟=大規(guī)模應(yīng)用將至

微電網(wǎng)發(fā)展至今已有成熟的技術(shù)作為底層支撐?，F(xiàn)階段，微電網(wǎng)主要是以分布式電源的電能轉(zhuǎn)換、調(diào)度為基礎(chǔ)，采用離網(wǎng)/并網(wǎng)的方式組網(wǎng)，并由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電機(jī)、蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、市電網(wǎng)絡(luò)、逆變器等在內(nèi)的幾部分組成，可形成完善的自備發(fā)電、配電、智能調(diào)度管理體系，具備能量調(diào)度、電網(wǎng)保護(hù)、快速切換、實(shí)時(shí)監(jiān)控等能力。

近年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是在人工智能的“加持”下，微電網(wǎng)也應(yīng)用了機(jī)器學(xué)習(xí)、軟件/數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，利用控制器，實(shí)現(xiàn)了可根據(jù)實(shí)際情況快速自動(dòng)切換的能力。先進(jìn)的微電網(wǎng)控制器利用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的解決方案來(lái)跟蹤電網(wǎng)電價(jià)的實(shí)時(shí)變化。當(dāng)一切正常時(shí)，電網(wǎng)和微電網(wǎng)會(huì)協(xié)同運(yùn)行并相互提供電力服務(wù)。

反之，在電力價(jià)格較低的時(shí)候，由可再生能源發(fā)電設(shè)施和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)構(gòu)建的微電網(wǎng)就會(huì)選擇從電網(wǎng)接入電力為儲(chǔ)能系統(tǒng)充電；

在電網(wǎng)出現(xiàn)故障或電力供應(yīng)不足（如遇見(jiàn)市電用電高峰期、自然災(zāi)害導(dǎo)致斷電等），數(shù)據(jù)中心則可以從微電網(wǎng)獲取更多電力，緩解、平衡電網(wǎng)壓力。甚至微電網(wǎng)還可通過(guò)需求側(cè)響應(yīng)的方式，為數(shù)據(jù)中心提供可觀的收入來(lái)源（我國(guó)多地方政府已出臺(tái)政策，對(duì)完成需求側(cè)響應(yīng)的企業(yè)予以高價(jià)回收電力的政策性優(yōu)惠）。

微電網(wǎng)在各行業(yè)中的應(yīng)用已屢見(jiàn)不鮮，早在2018年，維諦技術(shù)就在廈門大學(xué)翔安新校區(qū)采用光伏微電網(wǎng)的形式，創(chuàng)新推出了一套直流微電網(wǎng)，依靠太陽(yáng)能就能直接給數(shù)據(jù)中心、直流充電樁、照明、空調(diào)等用電設(shè)施供電；遼寧省工商聯(lián)組織民營(yíng)企業(yè)也在2021年9月和2022年9月在西藏申扎縣塔爾瑪鄉(xiāng)捐資投建了兩期“風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)”項(xiàng)目，將集風(fēng)罩、純方波永磁發(fā)電機(jī)和控制器三大核心技術(shù)高度融合，建設(shè)智能微電網(wǎng)，解決了當(dāng)?shù)囟嗄陙?lái)高海拔地區(qū)發(fā)電難題……

微電網(wǎng)在保障用電方面的貢獻(xiàn)卓越，不過(guò)，當(dāng)下微電網(wǎng)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用仍處于發(fā)展階段。

首先，微電網(wǎng)在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用還需要政策進(jìn)一步的引導(dǎo)。當(dāng)下已有部分地方出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)、引導(dǎo)各行業(yè)應(yīng)用微電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)碳中和。

國(guó)家發(fā)改委辦公廳、國(guó)家能源局綜合司發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展有關(guān)事項(xiàng)的通知》中指出，鼓勵(lì)光伏產(chǎn)業(yè)制造環(huán)節(jié)加大綠電消納。鼓勵(lì)多晶硅生產(chǎn)企業(yè)直接消納光伏、風(fēng)電、水電等綠電進(jìn)行生產(chǎn)制造，支持通過(guò)微電網(wǎng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)、新能源自備電站等形式就近就地消納綠電。廣東省深圳市發(fā)改委印發(fā)的《深圳市關(guān)于促進(jìn)綠色低碳產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施(征求意見(jiàn)稿)》中明確指出，推進(jìn)新能源微電網(wǎng)示范建設(shè)。探索適應(yīng)城市光伏等新能源發(fā)展的微電網(wǎng)技術(shù)及運(yùn)營(yíng)管理體制，鼓勵(lì)利用可再生能源、儲(chǔ)能設(shè)施搭建微電網(wǎng)。對(duì)利用分布式能源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷組成的微電網(wǎng)示范項(xiàng)目，按項(xiàng)目總投資的20%給予資助，高500萬(wàn)元。上海靜安區(qū)印發(fā)的《靜安區(qū)碳達(dá)峰實(shí)施方案》中提出，推動(dòng)能源智慧化體系建設(shè)。打造國(guó)際領(lǐng)先的城市配電網(wǎng)，探索試點(diǎn)鉆石型配電網(wǎng)。探索用電需求響應(yīng)機(jī)制，推動(dòng)南京西路功能區(qū)虛擬電廠建設(shè)試點(diǎn)。積極推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)充一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展，推廣以分布式“新能源+儲(chǔ)能”為主體的微電網(wǎng)和電動(dòng)汽車有序充電，積極探索低成本、高安全和長(zhǎng)壽命的新型儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用……

在碳中和的大背景下，微電網(wǎng)將會(huì)在各行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用，對(duì)于高載能的數(shù)據(jù)中心而言，應(yīng)用微電網(wǎng)將成為數(shù)據(jù)中心在保障業(yè)務(wù)連續(xù)性、穩(wěn)定性的前提下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源應(yīng)用，以及電網(wǎng)智能化、清潔化的可行路徑之一。

當(dāng)微電網(wǎng)得以在數(shù)據(jù)中心中大規(guī)模應(yīng)用之時(shí)，數(shù)據(jù)中心也許將不再一味的依靠降低PUE來(lái)推進(jìn)行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳中和進(jìn)程。