Мы ранее уже обсуждали некоторые аспекты деятельности центров обработки данных (ЦОД) в качестве субъектов энергетических рынков – в частности, они рассматривались как участники работы виртуальных электростанций. Предлагаем вашему вниманию обзор применения ЦОД в качестве инструментов балансировки энергетической системы с большой долей ВИЭ. Этот аспект освещен в статье Янне Паананен, опубликованной в журнале IEEE Electrification Magazine (т. 11, № 3 за 2023 год).
Большая доля ВИЭ в энергосистеме требует значительных регулирующих мощностей для балансировки и сглаживания колебаний в производстве электроэнергии на ВИЭ. Поддержание частоты в сети на номинальном уровне 50 или 60 Гц обеспечивается балансом производства и потребления электроэнергии, а отклонения частоты, возникающие в результате кратковременных дисбалансов, не должны выходить за установленные пределы. Способность системы регулировать частоту зависит от величины инерции вращающихся масс в системе, которая обеспечивается традиционными синхронными генераторами. По мере уменьшения доли таких генераторов и роста доли генерации, включенной в сеть при помощи различных преобразователей, такой как фотоэлектрические панели и ветровые турбины, инерция в системе снижается, что усложняет поддержание частоты.
Компенсация низкого запаса инерции в системе в случае больших отклонений частоты производится за счет быстрого частотного отклика (FFR), который обеспечивается быстродействующими резервами. Такими резервами обычно выступают сетевые источники бесперебойного питания (ИБП), которые способны регулировать и переключать свою нагрузку между основными источниками питания и накопителями энергии, как правило, аккумуляторами.
Как отмечено в статье, отклонения частоты в энергосистемах с низкой инерцией могут быть компенсированы за счет энергетических мощностей ЦОД, выступающих в качестве масштабных ИБП, подключенных к сети. По сравнению со специально устанавливаемыми в сеть аккумуляторными батареями (BESS) в масштабе сети ИБП ЦОД демонстрируют очевидные экономические преимущества, так как они уже выполняют полезную функцию, и оказание системных услуг обеспечивает дополнительную их ценность. Кстати, первые центры обработки данных уже участвуют в рынках дополнительных услуг, предоставляя FFR. Так, Microsoft в Ирландии использует свои ИБП в ЦОД в рамках программы «Поставка безопасной устойчивой системы электроснабжения» (DS3) и предоставления FFR.
Потенциал участия ЦОД в предоставлении системных услуг оценивается с учетом таких факторов, как присоединенная мощность для питания ЦОД, количество установленных в них ИБП, фактическое потребление ЦОД электрической мощности и количество требуемых на рынке резервов, которые готов приобретать системный оператор.
На основе 125 рассмотренных проектов и конструкций центров обработки данных в Европе типичная мощность ИБП по сравнению с проектной мощностью критических ИТ-нагрузок (соотношение ИБП к ИТ-нагрузке) составляет 137%. Это объясняется большим количеством гипер-масштабных ЦОД с номинальными мощностями в десятки мегаватт, которые используют распределенные или блочно-избыточные топологии и их вариации. Многие более мелкие и региональные центры обработки данных используют двухканальные избыточные топологии с более высокими накладными расходами на инфраструктуру питания.
Пригодность ИБП ЦОД для регулирования частоты была доказана в исследованиях, пилотных проектах с системными операторами и реальных случаях использования. В целом, по мнению автора, потенциал ЦОД для предоставления системных услуг, таких как FFR, является значительным.
Основным мотивом для операторов ЦОД использовать ИБП для балансировки сети являются не деньги, а корпоративный имидж и цели устойчивого развития. Тем не менее, предоставление сетевых услуг может быть прибыльным, поскольку доходы на рынках FFR могут составлять €100 тыс. за МВт в год или даже больше.
Таким образом, связанный с централизованной энергосистемой ИБП является уже не просто концепцией, а проверенной технологией, используемой в нескольких центрах обработки данных. В будущем ЦОД можно будет рассматривать как активную часть сети, помогающую обеспечивать надежность энергосистемы и интегрировать большую долю ВИЭ. Для самих ЦОД это означает более стабильную и надежную сеть. Сегодня они являются нераскрытым активом, который может предоставлять основные услуги для обеспечения более высокого проникновения ВИЭ и повышения устойчивости сети.
Подробнее читайте в IEEE Electrification Magazine, т. 11, № 3 за 2024 год.
Подготовлено АНО «Центр «Энерджинет» при поддержке Фонда НТИ и Минобрнауки России
