氫氣是一種清潔多能的二次能源載體，可通過長周期、大規(guī)模的儲能方式，充分消納風光棄電生產(chǎn)綠氫，支撐高比例可再生能源電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，因此被視為社會能源轉型與脫碳發(fā)展的重要助力 。預計至2060年，氫在中國終端能源消費中占比將達到20%，其中可再生氫(綠氫)占比將達到80% ，受我國“十四五”氫能戰(zhàn)略驅動，多省市發(fā)布了 5——10 年的氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，除交通領域作為主要的氫能產(chǎn)業(yè)應用方向外，氫儲能、分布式發(fā)電以及數(shù)據(jù)中心氫能應用均作試點方向.。
由于數(shù)據(jù)中心消耗的直接能源是電力，當氫能發(fā)電在短時間不具備經(jīng)濟性的情況下，氫能應用的主要優(yōu)勢在于低碳，而隨著大電網(wǎng)可再生能源電力比例的不斷提高，其碳排放指標將不斷下降。同時能源價格的變化以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，氫燃料電池全生命周期發(fā)電成本將逐漸逼近市電，若同時考慮氫能供電余熱 綜合利用的收益，數(shù)據(jù)中心氫能應用的經(jīng)濟性將逐漸體現(xiàn)。
集中式主用電源方案，是在不改變數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供電架構的情況下，利用集中設置的氫燃料電池電站發(fā)電，整體替代市政電網(wǎng)或作為可再生能源電網(wǎng)的調峰的手段。隨著氫產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸規(guī)模化，當數(shù)據(jù)中心周邊有穩(wěn)定可靠的市政氫源，能夠滿足數(shù)據(jù)中心連續(xù)使用需求時，可考慮在數(shù)據(jù)中心園區(qū)或就近設置集中氫燃料電池發(fā)電站，采用雙路市政氫氣管道結合現(xiàn)場備用儲氫的方式為數(shù)據(jù)中心提供 主用及備用電力，并利用市政電網(wǎng)作為備用。
分布式主用電源方案，采用分布式供電架構，即利用分散布置的氫燃料電池設備，為附近的服務器及其輔助系統(tǒng)直接提供電力，取消大部分昂貴的電力基礎設施(占數(shù)據(jù)中心總建設成本的25%以上 ) ，并節(jié)省了其占用的建筑空間 。同時，由于供電設備顆粒度及故障影響范圍明顯減小，可考慮采用冗余(N+X)配置代替容錯(2N)配置。因此隨著氫能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展，當氫燃料電池及相關設備成本顯著下降時，采用分布式供電方案的數(shù)據(jù)中在初投資方面也將具有優(yōu)勢。
項目背景：
在氫能供電方面，氫內燃機與氫燃料電池是兩種主要的究方向，氫內燃機雖然已經(jīng)有了幾十年的發(fā)展歷史，但仍存在早燃、回火、動力性能差及NOx 排放等多種問題，且尚未形成產(chǎn)業(yè)化；氫燃料電池由于直接將氫的化學能轉化為電能和熱能，不受卡諾循環(huán)效率的限制，發(fā)電效率高，且副產(chǎn)物僅有水，近年來受到廣泛關注，技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化速度較快。在多種類型的燃料電池中，質子交換膜燃電池 (PEMFC)由于技術成熟、產(chǎn)業(yè)化速度快，被認為是近期數(shù)據(jù) 中心氫能供電的優(yōu)選技術；而固體氧化物燃料電池(SOFC)由于反應廢熱溫度高，綜合能源利用率高，且可使用天然氣，被認為今后是大型固定電站及綜合能源供應的優(yōu)選技術。
項目介紹：
江蘇氫港氫能發(fā)電項目坐落于杭州阿里巴巴計算數(shù)據(jù)中心，采用巴拉德的質子交換膜燃料電池系統(tǒng)，壽命可達3萬小時，具有穩(wěn)定、可靠、安全無噪音等特點。江蘇氫港率先在數(shù)據(jù)中心進行25KW的氫能發(fā)電實驗項目，探索應急電源的使用、削峰填谷、新能源穩(wěn)定并網(wǎng)問題，大幅降低碳排放。主要采用氫燃料電池發(fā)電技術與新能源耦合發(fā)電技術，使用燃料電池發(fā)電技術，可以減少對煤炭的使用，減少CO2的排放，且發(fā)電效率很高。
燃料電池發(fā)電有幾個優(yōu)點：第一，發(fā)電效率高達50%——60%，結合熱電聯(lián)供技術，其發(fā)電效率可以高達70%以上；第二，相比于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，燃料電池對環(huán)境的污染程度更低，大幅減少了二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳以及揮發(fā)性有機化合物的排放量；第三，燃料電池在運行過程中不會產(chǎn)生較大的噪聲，一般噪聲為50dB——70dB。
結語：綠色“零碳”的氫氣被認為是未來數(shù)據(jù)中心行業(yè)實現(xiàn)碳 中和的重要助力之一，雖然現(xiàn)階段數(shù)據(jù)中心氫能應用無論在 技術性還是經(jīng)濟性上都不夠理想，但隨著氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā) 展、可再生能源比例及成本的持續(xù)下降，數(shù)據(jù)中心的氫能應 用必將迎來規(guī)?；瘧玫钠鯔C。
在數(shù)據(jù)中心氫能應用的多種場景中，備用電源方案雖然 經(jīng)濟性不佳，但由于不需改變數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供電架構，可作 為短期內獲取燃料電池應用經(jīng)驗的一種手段；當綠氫的供應 滿足數(shù)據(jù)中心連續(xù)使用時，采用氫能發(fā)電作為主用電源將成 為數(shù)據(jù)中心擺脫大電網(wǎng)碳排放的一種可行性的方案；隨著我 國“東數(shù)西算”工程的正式啟動，更多的數(shù)據(jù)中心將選址于風 光資源豐富的西部地區(qū)，采用氫能風光調峰的方案可以實現(xiàn) 數(shù)據(jù)中心閉環(huán)供電“零碳”或“負碳”的運營；采用分布式的方 案將對數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有供電架構存在著顛覆性的挑戰(zhàn)，但消除 了復雜而昂貴的電力基礎設施，是數(shù)據(jù)中心氫能應用降低工 程初投資的重要手段，也是數(shù)據(jù)中心完全擁抱氫能的重要發(fā)展方向。
