在決定一個(gè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)位置時(shí)，確保其與電網(wǎng)的可靠連接通常是企業(yè)必須考慮的頭等大事。但這也限制了再生能源豐富卻位置偏遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。

去年，在懷俄明州DryCreek水回收設(shè)施和加州大學(xué)歐文分校的美國(guó)國(guó)家燃料電池研究中心進(jìn)行了試驗(yàn)后，微軟公司在燃料電池商業(yè)化方面邁出了迄今為止的最大一步。

微軟公司云基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)營(yíng)總經(jīng)理ChristianBelady(左)與微軟公司云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施與運(yùn)營(yíng)高級(jí)研究項(xiàng)目經(jīng)理SeanJames(右)在西雅圖的先進(jìn)能源實(shí)驗(yàn)室

我們?cè)谖餮艌D的先進(jìn)能源實(shí)驗(yàn)室(TheAdvancedEnergyLab)中部署了20個(gè)機(jī)架。微軟公司云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施與運(yùn)營(yíng)高級(jí)研究項(xiàng)目經(jīng)理SeanJames說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目如此具有顛覆性的原因是，它如何從根本上簡(jiǎn)化了服務(wù)器供電的過(guò)程，以及使數(shù)據(jù)中心的能效幾乎翻了一番，同時(shí)降低了成本，并提高了可靠性。

在氫氣燃料的質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的情況下，氫分子在陽(yáng)極分解成質(zhì)子和電子，由催化劑激活。質(zhì)子可直接穿過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，而電子只能通過(guò)外電路才能到達(dá)陰極。當(dāng)電子通過(guò)外電路流向陰極時(shí)就產(chǎn)生了直流電。

固體氧化物燃料電池具有更高的效率、更大的容量，適合連續(xù)發(fā)電，但運(yùn)行在更高的溫度，將產(chǎn)生二氧化碳，并對(duì)負(fù)載變化不敏感。

固體氧化物燃料電池是替代電網(wǎng)的一種快速和可行的方案，仍然可以提供一些環(huán)境優(yōu)勢(shì)。微軟公司估計(jì)可減少49%的二氧化碳排放量，減少91%的氮氧化物，減少68%的一氧化碳，減少93%的揮發(fā)性有機(jī)化合物。

Hydrogenics燃料電池系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了數(shù)據(jù)中心和電信設(shè)施的應(yīng)用特點(diǎn)，而目前固體氧化物燃料電池(SOFC)系統(tǒng)尚不存在類似的產(chǎn)品，其主要針對(duì)住宅和商業(yè)建筑領(lǐng)域，旨在用于熱電聯(lián)產(chǎn)。

該方法提高能源效率的關(guān)鍵是減少輸電損耗。因?yàn)殡娔苎刂鴮?dǎo)線傳輸時(shí)會(huì)損耗一部分，而在這些損耗存在于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心、發(fā)電廠、變電站、變壓器和交直流變換中。

微軟公司稱，由于在發(fā)電、輸電和配電過(guò)程的電力損耗，發(fā)電廠提供的電能只有不到35%是數(shù)據(jù)中心消耗的。當(dāng)考慮到數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)場(chǎng)冷卻、照明和能源儲(chǔ)存相關(guān)的能源消耗時(shí)，發(fā)電廠提供的電能只有17.5%用于服務(wù)器運(yùn)行。

能源效率并不是使用天然氣燃料電池供電的數(shù)據(jù)中心具有吸引力的唯一因素。可靠性也可能是一個(gè)主要的吸引力，因?yàn)樘烊粴獾碾娋W(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施通常埋在地下，并且不受惡劣天氣的影響。美國(guó)天然氣供電的電網(wǎng)可靠性超過(guò)99.999%，而市電電網(wǎng)的可靠性僅為99.9%或更低。

然而，挑戰(zhàn)依然存在，這種技術(shù)仍處于研究階段。當(dāng)然，雖然數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商不再需要擔(dān)心與電網(wǎng)的可靠連接，但如果采用固體氧化物燃料電池(SOFC)方法，則需要靠近天然氣供應(yīng)地點(diǎn)來(lái)解除這些擔(dān)憂。

但是，對(duì)于燃料電池來(lái)說(shuō)，如果有一段時(shí)間燃料電池輸送的電壓或容量不足，將會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器關(guān)閉或損壞，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心無(wú)法使用。微軟在研究報(bào)告中表示，可以有效處理燃料電池供電數(shù)據(jù)中心的電源浪涌。

然而，對(duì)于應(yīng)對(duì)最壞情況的準(zhǔn)備需要付出很高的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。為此，微軟公司提供了SizeCap解決方案，這個(gè)方案可以協(xié)調(diào)電池和超級(jí)電容器等儲(chǔ)能設(shè)備(ESD)的規(guī)模和功率上限，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效，并解決數(shù)據(jù)中心的電力短缺問(wèn)題。微軟公司希望在這兩種方法之間找到折衷的方案。

對(duì)于SizeCap和燃料電池整體方案的進(jìn)一步研究是必要的，但電池的成本仍然非常高。然而，微軟公司希望該方法很快會(huì)被廣泛采用。如果出現(xiàn)這種情況，電網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)中心的影響可能會(huì)成為過(guò)去。