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谷歌数据中心正在迈向7x24小时无碳能源的道路上

时间:2023-03-21 10:35:47 科技观察

近年来,谷歌已成为全球最大的可再生能源买家。仅在2017年,就有超过70亿千瓦时的电能(大约相当于罗德岛一年的用电量)从专门为谷歌建造的太阳能和风力发电场购买。通过直接采购可再生能源,可匹配数据中心全年用电量的100%。谷歌是第一家拥有如此规模权力的公司。谷歌的一个重要目标是完成100%的可再生能源采购。随着业务的增长,可再生能源的采购量将继续增加。这仅仅是个开始。购买无碳能源以保持数据中心24/7全天候运行将是更大的一步,并且面临长期挑战。为应对这一挑战,谷歌需要始终采购足够的无碳能源,以满足其随时随地的电力消耗。这种想法对于现状来说是不够的,尽管购买了大量的可再生能源,但仍然需要使用含碳能源。每个谷歌设施都像任何其他电力消费者一样连接到其所在地区的电网。每个地区的电力组合通常包括一些无碳能源——例如:风能、太阳能、水力、核能和含碳能源——例如煤炭、天然气和石油。仍然需要含碳能源,尤其是在风速或阳光不那么强烈,以及无碳能源的获取受限的时候。无论电源是否为无碳能源,24/7供电都必须确保数据中心服务的连续不间断运行——例如谷歌搜索服务、YouTube视频播放、谷歌云平台云服务等。★通向24x7无碳能源之路1.努力购买可再生能源(匹配年用电量的100%),在24x7无碳能源方面取得了有意义的进展。2010年以来,数据中心小时负荷与区域无碳能源供应的匹配度大幅提升,各数据中心区域新增超过25个风光互补项目(总发电量超过3GW)。图1突出显示了全球的一些案例。在所有已签署可再生能源合同的数据中心地区,2017年谷歌数据中心每小时使用的电力中至少有65%与无碳能源相匹配。2.多种无碳能源(无论是可变的还是可调度的)比单一的可变能源具有更大的影响。在没有长期能源储备的情况下,单一的可再生能源通常不足以匹配数据中心24x7的100%负载。即使在风电合同产生的电力是数据中心所需电力的三倍的地区,它也可以在数小时或数天的时间里轻松地使用几乎没有或没有无碳能源的负载。从24x7无碳能源的角度来看,增加更多的单一可变资源会降低回报。在可预见的未来,谷歌将凭借地域和技术多元化的产品组合取得更大的成功,这些产品组合包括不同类型的可变可再生能源(例如太阳能、风能)、固定式无碳能源(例如核能、地热能、生物质能)和下一代发电解决方案(例如低成本储能、碳捕获和储存以及灵活的电力需求——经过优化以满足低碳能源的可用性)谷歌可以实现24x7碳的可再生能源合同示例——免费能源开发3.在一些数据中心区域,现有的核能和水力资源正在向电网输送大量无碳能源。与无碳能源相匹配的24x7全天候数据中心通常位于电网已包含大量无碳能源的地区。例如,在芬兰,核电和水电占该国整体电网结构的40%以上。因此,对于政府、公用事业和其他能源市场参与者而言,需要仔细考虑停用现有的固定式无碳发电模型。最终,谷歌设想并希望全球电网能源结构能够实现100%无碳化,这对于低成本发展可再生能源和固定无碳发电模式非常重要。4.在一些目前没有合同且电网类型为碳密集型的地区,谷歌签署可再生能源合同将立即提高无碳能源的匹配度。迄今为止,在亚洲和美国东南部等地区,可再生能源发展的障碍已经不是技术或价格,而是政策和市场结构。这表明需要在一些州和地区尽快制定公用事业监管和能源商业模式。随着零售和批发能源市场变得更加灵活和以客户为中心,任何需要它的电力客户都可以像购买商品一样购买清洁能源,从而使谷歌能够在全球范围内更广泛地部署无碳能源。5.为了最大化无碳能源的气候效益,谷歌需要分析边际发电量。发电地区的资源组合决定了额外部分无碳能源发电的排放影响。在确定哪里需要额外的无碳能源时,重要的是要评估新能源供应对当地电网的影响,以实现增加无碳能源。通常,新的太阳能或风电场提供的电力可以部分减少二氧化碳排放,因为它可以替代现有碳能源工厂的增量(或“边际”)发电。然而,在一些地区,如果该地区的边际发电量已经来自水电等无碳能源,那么增加新的无碳能源可能对减少二氧化碳排放的效果有限。边际发电的碳分布是一个正在进行的研究课题,可以帮助利用能源计划来最大限度地提高气候效益。★前进的道路科学证据是明确的:应对气候变化是全球性的当务之急,需要能源系统全面脱碳。这也是谷歌的愿景:每天24小时、每周7天、每年365天都使用无碳能源。Google致力于尽自己的一份力量来加速向24x7无碳能源的过渡。自2007年以来,它一直保持碳中和。2017年,Google实现了将100%的全球能源消耗与可再生能源采购相匹配的目标。谷歌现在是世界上最大的可再生能源非公用事业采购商。采购可再生能源帮助Google在实现24x7无碳能源方面取得了重大进展。在每个签订了Google可再生能源合同的地区,每小时为数据中心提供至少65%的无碳能源。可再生能源将在能源系统脱碳中发挥重要作用。随着用电量持续增加,谷歌将继续在更多地点采购各种类型的可再生能源。采购100%可再生能源是Google的一个重要里程碑。实现24x7无碳能源并不容易。它需要政策的改进,以及技术和商业模式的创新。有必要打破无碳能源采购的政策障碍,实现市场化改革。有必要认识到无碳能源在社会中的重要性,并制定针对不同电力能源属性定价的新政策。谷歌将继续推动电力市场改革,以增加全球对无碳能源的使用。谷歌将大力开发和部署储能、核能以及碳捕获和储存等新兴技术,以全天候增加无碳能源的可用性。谷歌将利用其在资源效率和问题解决策略(如机器学习)方面的专业知识来推进能源技术。