如果說柴發(fā)的崛起有著時代的必然性，那么新能源備用電源的崛起也就理所當(dāng)然，選擇比柴發(fā)更符合時代需要的備用電源產(chǎn)品應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，顯得尤其重要。

“鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)”—應(yīng)運而生的零碳備用電源。

1．時代在發(fā)展，萬物皆周期

世界上一成不變的東西，只有“任何事物都是在不斷變化的”這條真理。柴發(fā)的崛起有著時代的必然性，同樣，它的衰退也將符合時代的需要。

隨著時代的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心在設(shè)計、建設(shè)、運營等各個方面的理念和實踐都發(fā)生了新的變化。越來越多的備用電源技術(shù)替代方案對柴發(fā)發(fā)起挑戰(zhàn)，更重要的是，柴發(fā)自身的應(yīng)用缺陷或許是“去柴發(fā)”的主要原因。

（1） “買得起，養(yǎng)不起”

柴發(fā)需要每個月通過發(fā)電維護(hù)來保證設(shè)備運轉(zhuǎn)性能正常，高運維頻次帶來了成本的上升。經(jīng)過深入研究分析，一臺常用功率2000kW級別的高端柴發(fā),在15年使用周期內(nèi)運維成本超過100萬元，僅運營成本就占總擁有成本的24%，這其中，應(yīng)用于高級數(shù)據(jù)中心日常的發(fā)電維護(hù)以及儲油更換產(chǎn)生了巨額支出。

（2） 對環(huán)境不友好

一直以來，如何排放達(dá)標(biāo)，都是各大柴發(fā)廠商重點攻關(guān)的難題,

尤其是在現(xiàn)今“雙碳”政策導(dǎo)向下，柴發(fā)將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。假設(shè)柴發(fā)的平均使用壽命是20年，那么到2030年碳達(dá)峰時，數(shù)據(jù)中心業(yè)主應(yīng)該如何抉擇？是更換其他新能源備用電源產(chǎn)品，還是停止使用柴發(fā)，面臨市電故障無備電帶來的風(fēng)險？這是一個值得深思的問題。

（3） 高端柴發(fā)受國外品牌壟斷

國內(nèi)數(shù)據(jù)中心高端柴發(fā)機(jī)組均被國外品牌所壟斷，康明斯和卡特彼勒就占據(jù)了70%以上的數(shù)據(jù)中心備用電源市場份額。

國內(nèi)高端柴發(fā)的供貨都是以銷定產(chǎn)，但是面對日益激烈的國際競爭及局勢的不確定性，高端柴發(fā)很可能面臨斷供的風(fēng)險。

不僅如此，隨著儲能技術(shù)和燃料電池技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，對柴發(fā)形成了直接的挑戰(zhàn)，“去柴發(fā)”化體系正在加速形成。

如果說柴發(fā)的崛起有著時代的必然性，那么新能源備用電源的崛起也就理所當(dāng)然，選擇比柴發(fā)更符合時代需要的備用電源產(chǎn)品應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，顯得尤其重要。

2. “鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)”——應(yīng)運而生的零碳備用電源

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)是金屬燃料電池的一種，在過去，業(yè)界稱其為“鋁-空氣電池”，云南創(chuàng)能斐源從第一性原理出發(fā)，將其命名為鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)。

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)是以特制的鋁電極作為燃料，空氣中的氧氣作為氧化劑，氫氧化鉀溶液作為電解液，通過電化學(xué)反應(yīng)將鋁氧化過程中釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在整個反應(yīng)過程中，消耗金屬鋁板和氧氣，反應(yīng)過程不可逆，屬于一次發(fā)電電源，無電池特性，不存儲電能，工作時需要消耗燃料（鋁板），可進(jìn)行連續(xù)發(fā)電。

陽極（Al）：Al + 4OH- → Al(OH)-14 + 3e-

陰極（O2）：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-

總反應(yīng)式：4Al+3O2+6H2O+4OH- →4Al(OH)-14

3．鋁化發(fā)為何能取代柴發(fā)？

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)設(shè)計額定功率330kW，最大可擴(kuò)容到100MW，由特制的發(fā)電單體通過串并聯(lián)后組成電堆，電堆組合構(gòu)成模組，模組經(jīng)過組合構(gòu)成獨立的發(fā)電單元，獨立的發(fā)電單元（核心部件）與其他配套子系統(tǒng)（設(shè)備）共同構(gòu)成。

工作時向外部輸出電能，通過逆變器將直流電變成相應(yīng)的交流電，再通過變壓器將電流升壓到10.5kV，滿足數(shù)據(jù)中心備用電源相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及用電需求，可在規(guī)范要求時間內(nèi)響應(yīng)發(fā)電。

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)具有與柴發(fā)相當(dāng)?shù)碾姎庑阅?，可從技術(shù)上實現(xiàn)對柴發(fā)的功能性替代，可與柴發(fā)進(jìn)行并機(jī)為數(shù)據(jù)中心負(fù)載供電，也可獨立為負(fù)載供電。

（1）與柴發(fā)進(jìn)行并機(jī)為數(shù)據(jù)中心負(fù)載供電

按照數(shù)據(jù)中心供電的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，當(dāng)市電供電故障時備用電源才啟動為數(shù)據(jù)中心負(fù)載供電。

市電異常后，由ATSE向備用柴油發(fā)電機(jī)組和鋁化發(fā)系統(tǒng)同時發(fā)送市電異常信號，此時二者同時啟動，由于鋁化發(fā)系統(tǒng)的功率達(dá)峰時間比柴油發(fā)電機(jī)的達(dá)峰時間長，柴油發(fā)電機(jī)組優(yōu)先并機(jī)。

待柴油發(fā)電機(jī)組完成電源并聯(lián)后，鋁化發(fā)系統(tǒng)通過儲能變流器PCS對并機(jī)母線上的電源進(jìn)行同期檢查，當(dāng)達(dá)到并機(jī)條件后，閉合鋁化發(fā)系統(tǒng)內(nèi)部的交流接觸器，將鋁化發(fā)系統(tǒng)的電源并入到并機(jī)母線上，同柴油發(fā)電機(jī)組一起為負(fù)載供電。

鋁化發(fā)直接輸出三條線（U、V、W），接入到如圖3所示的并機(jī)母排上，同時PT柜需要接入信號到PCS系統(tǒng)，以便PCS進(jìn)行電源同期檢查。

（2）作為獨立電源為負(fù)載供電

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)作為獨立備用電源，在市電異常時，向鋁化發(fā)系統(tǒng)發(fā)送市電異常信號，系統(tǒng)立即啟動，自啟動至功率達(dá)峰期間由數(shù)據(jù)中心UPS為負(fù)載供電。

鋁化發(fā)系統(tǒng)的功率在UPS供電時間內(nèi)達(dá)峰（小于3min），功率達(dá)峰且電源符合要求的鋁化發(fā)首先進(jìn)行入網(wǎng)，其他鋁化發(fā)功率達(dá)峰且進(jìn)行同期檢查后并網(wǎng)，為數(shù)據(jù)中心負(fù)載供電。

當(dāng)然，鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)除了在技術(shù)上可以實現(xiàn)替代外，還有其不可取代的優(yōu)勢。

（1） 總擁有成本低；

眾所周知，成本是重要的評價標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過深入研究，柴發(fā)在15年使用周期內(nèi)的運維成本超過總成本的24%，占比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁化發(fā)。在鋁化發(fā)的替代應(yīng)用中，每替代1臺2兆瓦柴發(fā)，15年總擁有成本具有超過30%的優(yōu)勢，節(jié)省成本超過130萬元。

（2） 零碳排放；

鋁化發(fā)在工作過程中不產(chǎn)生碳氧化物及氮氧化物，整個發(fā)電過程零碳排，符合數(shù)據(jù)中心綠色低碳的新發(fā)展理念，符合雙碳政策。

在大型以上數(shù)據(jù)中心備用電源領(lǐng)域，每替代一臺常載2000kW的柴發(fā)，每年減少7038kg二氧化碳排放量。

（3） 長時休眠，免啟動維護(hù)；

鋁化發(fā)可保障10-20年長時擱置且無性能衰減，不需要通過啟動發(fā)電維護(hù)來保證設(shè)備運轉(zhuǎn)性能，只需要進(jìn)行必要的日常維護(hù)保養(yǎng)，減少運維人力和運維頻次，大大降低了運維費用。

（4） 預(yù)制化模塊；

鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)采用模塊化設(shè)計，并機(jī)無需同規(guī)格、同型號設(shè)備，可根據(jù)負(fù)載功率進(jìn)行匹配擴(kuò)容，方便靈活，可實現(xiàn)在線更換，確保持續(xù)發(fā)電。

預(yù)制化生產(chǎn)，可滿足定制化、標(biāo)準(zhǔn)化需求，在工廠進(jìn)行組裝、測試，有效減少現(xiàn)場的工程量，縮短安裝工期，提升工程質(zhì)量。

從以上方面進(jìn)行綜合權(quán)衡，鋁化學(xué)發(fā)電機(jī)是比較理想的柴發(fā)替代技術(shù)，在數(shù)據(jù)中心備用電源領(lǐng)域云南創(chuàng)能斐源給了柴油發(fā)電機(jī)一個真正的“接班人”。

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