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鹏博士侯兴泽&氢阳能源程寒松:氢能数据中心的未来之路

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日前,第五届数字中国建设峰会在福州圆满举行,大会同期,鹏博士《科技大咖谈》同步上线直播。

当下,随着国家双碳政策的不断落地实施,未来数据中心发展正面临诸多问题。与此同时,由于制氢、储氢等方面新的技术发展,氢能或将成为数据中心发展新的能源解决方案,也为数据中心的转型发展、降低碳排放量和PUE指标,提供了新的可能。

本期节目中,我们特邀国家特聘教授程寒松、中国IDC圈副主编孙伟敬,与鹏博士集团副总工程师侯兴泽一起,围绕氢能在数据中心的应用,展开深度讨论。

PART ONE

孙伟敬:今天的沙龙主题是氢能数据中心,看到数据中心大家都不陌生,是数字经济的底座,也是公认的高耗能行业。侯总请您谈谈数据中心在能耗方面面临的压力?

侯兴泽:目前国家对数据中心的管理越来越严格,PUE的指标已经提高到1.25,能耗水平甚至直接影响数据中心供电。环境的变化要求数据中心的从业者必须找到新的方法,第一是降低能耗,第二就是降低PUE。

PART TWO

孙伟敬:氢能作为一种可再生能源,它的优势在哪里?

程寒松:氢能是一种能源载体,取之不尽用之不竭。通过电解水或光解水制氢,氢能燃烧后继续转化为水,这一循环过程是未来清洁能源的发展走向,氢能不仅来源广,同时也具备清洁、高效的优势。

PART THREE

孙伟敬:氢能供电能否满足数据中心的需求?

程寒松:这个答案是肯定的。未来的能源体系可能是由两个方面组成,一个是电力,另外一个就是氢能。通过储氢技术和氢能利用技术,可以利用氢能直接发电,最终实现两个能源网络交织并行,满足数据中心供电需求。特别是在一些没有电网的地方,氢能可以直接用来发电,组成一个局部的电力网,这是完全可以做到的。

侯兴泽:我们最近一直在研究关于氢能数据中心的解决方案,最大的问题在于氢气的储存和运输。以10兆瓦的为例,每天的氢气用量大概在16吨,如果采用现有的方式条件去储存,面临很大的安全风险。下一步,我们计划跟程教授合作,采用新的技术来储存氢气,这个技术可以在常温常压下储存氢气,具备不易燃、不易爆的特性,可以有效为数据中心供电。

PART FOUR

孙伟敬:采用氢气供能时,如何保障数据中心的安全?

程寒松:这涉及到氢的存储技术。面对数据中心庞大的供能需求,传统的氢能储存技术无法满足其需求,需要找到新的模式。我们研发了一种液体有机储氢技术,国际上称为LOHC,它可以把氢在常温常压下进行长时间的高效的储存,具有极高的安全稳定性,当需要使用的时候,通过催化装置分化出氢气,从而实现供电。

PART FIVE

孙伟敬:氢能的供能方式中哪一种最适合数据中心?

程寒松:现在主要分成两种,一种是燃料电池,包括:质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池。其中,加上利用废热制冷,后者综合能量利用效率可以达到90%,是未来数据中心供能的一种很好的方式,但目前仍处于开发阶段。

另外一种是氢燃气轮机或氢内燃机。它的体积小,能量转化率高、综合利用率接近90%,而且价格更加便宜,目前国外很多主流公司都在研究。我认为在近期,特别在最近一两年,将在数据中心的开发当中起到非常重要的作用。

侯兴泽:上个月,有几家大厂相继发布了氢内燃机,现在我们也在考虑用氢燃气轮机做基础的供能发电,它对氢气纯度要求低,具有很高的经济性。内燃机有个特点,就是满功率发电时效率最高,因此我们将全部功率需求转化为两部分,常规部分由内燃机来发电,调峰部分由燃料电池供电,最终实现整个系统的效率最高、最优。

程寒松:这两种方式的结合,开辟了更多的可能性。未来,数据中心也许会迎来混合动力的时代。

PART SIX

孙伟敬:鹏博士的氢能数据中心是如何规划的?

侯兴泽:我们希望可以将氢能最好的技术应用到数据中心。首先,利用氢燃料电池直接输出高压直流电;其次,使用吸收式制冷,降低空调用电量,从而带动整体PUE降低,再配合液冷机柜,预计最终可以降低到1.1以下。

我们的目标是数据中心零碳排放,这就需要完全由氢能供给,同时我们也在努力降低水的蒸发量,实现节约用水。

PART SEVEN

孙伟敬:如果以氢供能数据中心,每天需要多少吨氢气?

程寒松:使用量是很大的。前面提到,以10兆瓦功率为例,每天要消耗16吨氢气,扩大到整个数据中心,这个量是很庞大的。那么,由此引申出来一个现实问题:这么多氢气,从哪里来?

事实上我们今天有几种选择,一种是从可再生能源转化,比如太阳能、风能、水电等;一种是远距离运输,主要通过管道、特殊车辆、水运等方式;还有一种,就是我们正在研发的以城市垃圾为原料,直接转化成氢气,每400吨城市垃圾可生产16吨氢气。使用这种方式不会产生有毒气体,也不会留下大量燃烧废渣,更无需二次填埋。

侯兴泽:使用新的氢能储存技术,可以直接通过现有的石油等液体运输方式,无需进行改造,也不用新建设施,这可以有效降低成本。

PART EIGHT

孙伟敬:供氢技术现在是否足够成熟?

程寒松从能源产量角度来说,我国是世界第一大产氢国,相关技术已经十分成熟。通常使用常温常压液体有机储氢技术将富余的氢气收集起来,通过传统的方式运输,已经可以实现大规模运输。从供氢角度来说,它本质上是一个催化脱氢的过程,这个过程经历了几十年、上百年的工业积累和发展,现在来看,并不是个挑战性极高的问题。氢能数据中心也许是未来数据中心,特别是前端数据这个数据中心的主要方式之一。

侯兴泽:数据中心从业者现在正面临着下一步发展方向的选择题,而氢能是其中较好的一种选择。首先,它的碳排放量接近于零,能耗指标很容易实现;其次,通过氢能的综合利用,可以将效率提到最高,同时把PUE降到最低。

PART NINE

孙伟敬:氢能数据中心未来的发展方向在何方?

程寒松:我认为这是一个最有前途的发展方向,目前数据中心严重依赖于火电来提供能量,随着国家对碳排放的要求越来越严格,这样的依赖是不可持续的,转变能源供给是必然的。纵观各种能源,氢能是数据中心新能源的最佳选择。

侯兴泽:我们在数据中心领域从业近20年,一直想改变数据中心“高能耗、高排放”的负面形象。氢能的应用,将使得数据中心变成零碳排放量的清洁行业,甚至可以为其他的行业提供清洁的电力供给。未来,数据中心可能是数字化社会的发动机,我们希望氢能能够成为其主要供能来源。

(来源:鹏博士集团)

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