能源轉型正在改變電力使用方式,未來電網將無所不在(Everything as a Grid)。以往資料中心主要由電力公司單向提供電力的模式將有所改變,隨著綠能趨勢發展,未來能源的形態將是多樣而且是雙向,除了太陽能之外,還可能加入風力或是各種形式的再生能源。
數位化浪潮席捲全球產業,轉型已成企業永續發展的必要策略,然而除了營運流程與商業模式的優化外,企業的電源管理思維也需同步進化。伊頓電氣台灣區總經理宮鴻華直指,能源轉型正在改變電力使用方式,未來電網將無所不在(Everything as a Grid),以往資料中心主要由電力公司單向提供電力的模式將有所改變,隨著綠能趨勢發展,未來能源的形態將是多樣而且是雙向,除了太陽能之外,還可能加入風力或是各種形式的再生能源。
舉例而言,電動車本身即具備電池,停止行駛時便可化身為行動電池,成為備用電力;資料中心備載用的發電機(柴油發電機),過往只有斷電的時候才啟用,但也能並聯作為供電用途。而隨著儲能兩用不斷電系統(UPS)問世,除了可以作為緊急穩定供電的角色之外,不斷電系統還可作為儲能用途,甚至化身為虛擬電廠(Virtual Power Plant,VPP),在用電尖峰的某個區間時段替代台電電力,作為削峰填谷之用。
所謂虛擬電廠,根據德國VPP先驅業者Next Kraftwerke的定義,係指由分散的中型發電單元,像是風電場、太陽能和汽電共生(CHP)以及靈活的電力消費者和儲存系統組成的網絡。目的是為了在高峰期間巧妙地分配各個機組產生的電力來減輕電網的負荷。簡單地說,就是將來自不同地點的許多獨立能源資源組合成一個網絡,以便能夠實現一天24小時都有可靠電力的願景。在這樣的概念下,電動車、儲能系統,甚至是發電機,其實都可以視為是一個虛擬電廠。
宮鴻華認為,能源轉型應該從「如何看待能源」的角度轉為「如何看待電網」的應用才是解決之道,而不是只有討論電力取得的來源。「從能源的分配到如何最佳化配置,在每個不同時段都能確保電力不中斷,而且還兼具節能減碳,才能真正展現出能源轉型的效益。」他提到,未來資料中心很可能轉變成在不同時段由不同電力系統供應,包含儲能系統、發電機以及電動車都可能加入電網作為備載電力,因此企業在規劃時必須有前瞻佈局,將現在正在改變中的能源轉型以及未來性納入考量。
資料中心成基礎架構
新冠肺炎加速工作與生活形態改變,人們防疫生活早已離不開網際網路與數位服務,而這些應用服務的背後都仰賴資料中心支撐,由此也不難看出,資料中心的角色將日益吃重。
「根據一項針對大型主機代管以及超大規模資料中心的調查,亞太地區從2020年到2025年,資料中心每年的增長約莫11%,到了2023年,亞太地區資料中心可能會有2GW的需求,產生相當於320億美金的營收。」宮鴻華認為,從市場表現不難看出資料中心已成為重要的基礎架構。如果是30年前,多數人對於基礎架構的認知是電力、水以及交通等設施,如今人們談及基礎架構時指的卻是資料中心,關鍵就在於資料中心已成為資料聚集與分配的所在。
他提到,未來幾乎所有的產業,甚至於每個人都將與資料中心有著直接與間接的關係。正因為如此,資料中心的電力品質以及用電管理都將成為挑戰,包含基礎設施老舊、電網變動因應、政策法規更新以及企業訂立環保永續目標等等,在在都會對企業營運帶來考驗。
技術與營運節能雙管齊下
今年5月接連一周內的兩次輪流供電,再次突顯能源有限的困境,如何在供電不穩定的環境下仍擁有可靠不間斷的電源已成為產業側重的議題,對此,伊頓也建議企業從技術與營運層面雙管齊下。所謂技術層面指的是運用設備本身的技術來達到節能成效,例如不斷電系統若是具備ESS節能技術,便可以避免突發電力事件所造成的損失,並且有助於整體效能提升,而隨著UPS技術不斷精進,雙轉換模式下已可以實現高達97.5%效率。另外,藉由諧波的改善產生高品質的電力也是節能的另一個面向,如果能讓每一度電就能產生更高的生產價值,就不會因為污染而造成電力浪費。
宮鴻華認為,節能減碳的定義應該是用最少的地球資源達到最大的電力效益,而非只針對減少電力。儲能兩用不斷電系統就是一個很好的例證,由於具有儲能的功能,因此平常可以用於儲能,在必要時用於供電,這就是技術節能可以帶來的效益。「用電大戶條款施行後,為了因應政府政策以及社會責任,企業考量額外安裝了儲能系統,但是不斷電系統還是需要購置,無形中就變成額外的浪費,若能兩者合而為一,企業反而能從中獲取更多的效益。」
至於營運層面的節能,則是從設備或元件的生命週期著手,舉例而言,鉛酸電池每隔三、五年就要汰換,為了確保關鍵應用順暢運行,多半都會直接汰換,但這些電池很可能還有半年的壽命,如果電池生命周期可以最佳化,用到最後一滴的電力才汰換,無形中也就做到了節能減碳。例如伊頓Predict Pulse便可對不斷電系統電池提供最佳化建議,這項功能主要是利用持續監控和分析UPS等電力設施運行的狀況,自動預判並且採取相應的措施,而除了電池之外,還可以收集與分析包含電壓、環境溫濕度等內外部不斷電系統的資料,進一步分析與判斷以減少故障停機或是效能下降所帶來的損失。
被動因應不如超前佈局
面對全球綠能趨勢以及政令法規的要求,他也建議企業可以從幾處著手,包含汰換老舊不斷電系統時,可以優先採用具備新技術科技的不斷電系統,超前部署;而現今仍在服役的不斷電系統則可以重新調配負載配置以改善效率;另外在電池的部份,以十年長期規劃來看,採用鋰電池會是一個比較好的方案,而且高科技廠房的佔地有其侷限,儲能兩用的不斷電系統搭配PredictPulse預測方案,可讓企業既符合用電大戶條款,又可以達到營運最佳化。
宮鴻華強調,企業也可以選擇逐批檢討、逐批建置,例如一開始先採購不斷電系統,之後再來升級成為兩用的儲能系統,然後再進階到Brightlayer能源管理的方案,不過企業在初期就必須做好完整規劃,如此便可以因應需求而不用大肆更改。「與其被動地設法遵守用電大戶條款,不如主動從營運最佳化超前佈局,以因應未來10年的需求。特別是如何與既有系統架構結合而取得雙贏,畢竟每增加一個設備就多一個風險,如何讓穩定度不會因此而受到影響,也是企業需要考量之處。」