为数据中心供电

为数据中心供电

2020年10月9日 | 通过 玛丽莎·阿尔卡拉(Marissa Alcala) 在华盛顿特区和 雷切尔·罗森菲尔德 在华盛顿特区

迄今为止,在美国数据中心运营中,具有重要数据中心运营能力的技术公司负责可再生能源总容量约26,000兆瓦中的16,600兆瓦以上。

数据中心是物理设备,在这些物理设备中,设备被集中用于存储和允许访问大量数据。

2018年,全球数据中心消耗的电量占全球当年总电量的1%。尽管数据中心的数量不断增加,并且现有数据中心的处理量有所增加,但随着数据中心变得越来越高效的能源用户,该百分比几乎保持不变。

许多数据中心公司在碳中和和其他类似计划中占有突出的地位。

RE 100计划是由致力于从可再生资源中获取其100%能源的公司发起的一项全球计划。截至今年,该计划已有260个成员,包括关键的数据中心所有者和用户,例如Apple,Amazon,eBay,Equinix,Facebook,Google,Iron Mountain和SalesForce。

排在前10名的EPA Green Power合作伙伴名单是一项自愿计划,该计划支持公司的绿色能源采购,并有许多其他著名的数据中心所有者作为参与者,包括Cisco,Digital Realty,Intel,Microsoft,Switch和T-Mobile 。

选址注意事项  

计划数据中心的网格中可再生能源的可用性可能是数据中心选址的关键因素。

对于数据中心而言,气候和地理稳定性比其他建筑物更为关键。服务的中断,无论多么短暂,对于依赖即时访问存储数据的数据中心及其客户来说都是一个主要问题。

数据中心需要避免洪水,龙卷风和飓风,过热和地震活动。相同的条件可能会导致电网潜在的不稳定。

如果需要紧急访问,通向数据中心站点的道路也特别重要。数据中心所有者在高质量的已铺设和维护的道路上寻找具有多个访问点的站点。在主要的大都市地区,这通常不是问题,但在农村地区却可能带来挑战。

除了传统的公用事业访问之外,如果数据中心靠近强大的Internet交换和光纤网络,则可以提供更好的服务。与到数据最终用户的距离相比,与基本数据基础架构的连接强度是数据中心可靠性和服务速度中更重要的因素。

“边缘”仍然是数据中心选址的一个因素。 “边缘”一词是指存储在数据中心或通过数据中心的数据最终用户的位置。边缘是移动目标。用于社交和消费者目的的数据使用量持续增长。商业数据的使用情况在传统的市中心或公司办公园区位置与在家工作或其他偏远位置之间波动。这影响了数据中心的理想位置,因为数据中心与其数据的最终用户的接近会导致需求响应时间效率的提高。

鉴于存储数据的敏感性以及对不间断服务交付的迫切需求,与其他商业活动相比,数据中心的安全性隐患也更大。数据中心开发人员会仔细检查提议的数据中心站点的总体安全性。

一些数据中心所有者已考虑与一家发电厂合作,该发电厂的电力输出将全部或部分专用于数据中心。关于将发电厂和数据中心如此紧密地联系在一起,是否可能增加安全隐患的争论超过了附近使用专用电源的好处的争论。

数据中心用户寻求可扩展性,这意味着能够增加在特定数据中心中租用的平方英尺的能力,而数据中心所有者则在寻找机会在相同的占地面积附近构建其他数据中心。

PPA

电力是数据中心最大的运营支出之一。

通常,只有最小的租赁(通常使用不到50千瓦的电量)才会将电力作为租赁付款的一部分。在较大的租赁中,数据中心租户通常必须为所消耗的电单独付款。

许多数据中心直接与可再生能源供应商签订公司购电协议。这些通常是“虚拟” PPA,意味着管理电力成本而不是直接购买有形电的金融工具。虚拟PPA本质上是价格对冲的一种形式,
商定价格并在PPA的当事方之间进行付款的情况,取决于合同规定的电价是高于还是低于市场价格。其他数据中心与“袖子式” PPA签约,公用事业公司在其中代表数据中心,作为电力购买者,处理从可再生能源项目到数据中心的电力传输(以及数据付款)中心为可再生能源项目)。

截至2019年,谷歌和Facebook是全球最大的可再生能源企业买家。双方都在采取步骤,到2030年消除足迹中的所有碳排放,包括直接排放以及整个供应和价值链。亚马逊的目标是到2025年使用100%可再生能源,并在2040年之前实现零碳净运营。

一些科技巨头还从事创新实践,以增加其对可再生能源的实际使用(不仅仅是虚拟使用)。 走 ogle会使用碳智能计算平台来安排大型计算任务,以便在可再生能源(例如白天的太阳能)完全消耗掉电力的情况下进行调度。

大型科技公司的长期需求也支持定制安排。

Enel于2018年与Facebook和Adobe签署了其内布拉斯加州320兆瓦Rattlesnake Creek风力发电场的PPA。根据该协议,Adobe在2019年至2028年之间从该工厂购买了10兆瓦的发电能力,然后将购买义务转移到Facebook上。提供内布拉斯加州数据中心的扩展。

数据中心使用的其他安排包括汇总的PPA(各个实体联合在一起并签署一个PPA),锚定和联合租赁安排,其中一个锚定租户签署PPA,以获取项目产生的大量电力,较小的购买者购买产生的剩余电量,以及分配和转售现有的PPA。

在Facebook和Microsoft担任主承租人(为特定项目产生的大部分电力签署自己的PPA)的情况下,剩余电力的较小购买者仍必须表现出信誉。由于承购的比例相对较小,较小的买方可能更容易以较低的信用额或较短的合同期限进行合同。

如果盗窃者是向租户出租的数据中心,而不是数据中心的唯一或多数用户,那么必须分析的信用风险就是租户的信用风险。

其他安排

将可再生能源的使用记入数据中心的另一种机制是可再生能源证书或REC的使用。

美国各州都有“可再生能源投资组合标准”,要求公用事业公司必须从可再生资源中提供一定比例的电力。公用事业公司或其他发电公司接收REC。公用事业必须在年底上交REC,以表示其需要提供的可再生能源数量。他们通过自己发电或从独立的发电机那里购买来获得REC。数据中心所有者可以自愿购买REC,以满足他们自己的可持续发展目标和内部要求。

一家生产可再生能源但不拥有相关REC的公司,可以宣布其产生出售给另一方的可再生电力,这有助于绿化电网,或者出售REC可以帮助公用事业或其他公司履行义务。可再生能源目标,但只有REC购买者会因使用可再生能源而获得信用。购买REC可能会抵消为设施提供实际电力的不可再生资源。

在决定在特定服务区域内建立数据中心之前,主要的数据中心参与者已经与当地公用事业公司合作创建新的绿色关税。

公用事业绿色关税是受监管市场上的袖珍PPA,这意味着公用事业提供了可选程序,允许较大的客户通过特殊公用事业关税从特定项目中购买捆绑的可再生电力。这些电价在美国监管的能源市场越来越受欢迎,在美国,垂直整合的公用事业使企业难以直接从可再生能源项目中获取电力。 (客户只能使用当地公用事业提供的任何可再生能源。)

截至2019年11月,已经在18个州批准或正在批准31种绿色关税:科罗拉多州,乔治亚州,堪萨斯州,肯塔基州,密歇根州,明尼苏达州,密苏里州,内布拉斯加州,内华达州,新墨西哥州,北卡罗来纳州,俄勒冈州,南卡罗来纳州,犹他州,弗吉尼亚州,华盛顿州,威斯康星州和怀俄明州。这些州中的一些州有多个绿色关税计划。

脸书 在犹他州建立了一个970,000平方英尺的数据中心,该数据中心由它在2018年与落基山电力公司(Rocky Mountain Power)开发的新绿色关税提供动力。在2018年的阿拉巴马州,Facebook与田纳西州谷管理局(Tennessee Valley Authority)合作制定了可再生能源关税,这将使Facebook和其他客户购买清洁和可再生能源。

有时,公司可以通过现有的实用程序购买绿色能源。例如,Facebook与太平洋电力公司(Pacific Power)合作使用“时间表272关税”,以在2018年为Prineville数据中心提供100%的新太阳能。

谁获得信贷?

企业数据中心是由唯一用户拥有和运营的数据中心,通常建在公司企业园区内或附近。

苹果,AWS,谷歌和微软等大型公司会定期构建和运营自己的数据中心。对于企业数据中心所有者-运营商而言,购买电力的同一家公司是该电力的最终最终用户,并且明确拥有在数据中心使用可再生能源的任何信誉。

在同一位置的数据中心中,数据中心所有者将单个数据中心内的全部服务空间出租给多个客户。

托管数据中心让数据中心所有者将整个数据中心大楼出租给一个客户。

在这些情况下,很难确定谁应该能够为该数据中心购买的可再生能源要求信用。有多种跟踪系统,各种状态都设计了规则,以防止多个实体对电子进行重复计数。最常见的方法是让电力的直接购买者设施运营商索取任何此类信用。

2019年,数据中心提供商Iron Mountain推出了“绿色电力通行证”报告程序。根据该计划,Iron Mountain将向其数据中心租户提供年度证书,以确认(如果适用)租户在其数据中心使用的电力100%来自合格的可再生资源。参与的租户还将收到有关其功耗的详细报告,以及为数据中心购买的风能,太阳能或其他可再生电力的金额,来源和托管链的完整文件。

例如,数据中心运营商通常控制设施的冷却,而租户则控制用于IT负载的电源。应用此报告程序会将用于制冷的功率与用于IT负载的功率分开。这种方法使数据中心所有者和租户都能获得可再生能源使用的信贷,以实现其公司的可持续发展目标。

弗吉尼亚州和德克萨斯州

全世界多达70%的互联网流量通过弗吉尼亚州的数据中心流动。弗吉尼亚州是全球最大的数据中心市场,拥有超过1,080万平方英尺的运营面积。

弗吉尼亚州是受欢迎的数据中心所在地,得益于优惠的税收优惠,访问MAE-East互联网交换点(用于内容交付和互联网流量交换的最重要的物理基础设施之一),庞大的人口,熟练的劳动力以及廉价的土地。

亚马逊拥有或租赁弗吉尼亚州的大量数据中心,Facebook,微软和许多其他科技公司也是如此。

北弗吉尼亚州的数据中心数量超过第六至第十五大市场总和(纽约三州,亚特兰大,奥斯丁-圣安东尼奥,休斯顿,南加州,西雅图,丹佛,波士顿,夏洛特-罗利和明尼阿波利斯)作为第二至第五大市场的总和(达拉斯-沃思堡,硅谷,芝加哥和凤凰城)。

弗吉尼亚州的大多数可再生能源发电能力(约1,700兆瓦)是通过公司PPA签定的。

脸书 是562兆瓦合同容量的最大买家。其他值得注意的买家是亚马逊的452兆瓦,微软的335兆瓦,T-Mobile的178兆瓦和苹果的134兆瓦。尽管风能,特别是海上风能,有望在弗吉尼亚州获得牵引力,但迄今为止,弗吉尼亚州的所有公司合同容量都来自太阳能项目。

弗吉尼亚州是一个正在成长的可再生能源市场。该州于2020年4月颁布了《弗吉尼亚清洁经济法》,该法律要求公用事业公司到2030年必须将30%的电力来自可再生能源,到2050年增加到100%。

该州设定了5200兆瓦的海上风电目标。

《弗吉尼亚清洁经济法》为Dominion能源公司和美国电力公司计划建设新的可再生能源发电厂或签订合同购买电力以关闭将关闭的碳排放发电厂的时间表。 Dominion Energy承诺到2022年实现3,000兆瓦的可再生能源,并计划到2035年底增加约5,100兆瓦的海上风能和16,000兆瓦的太阳能。

对于数据中心运营商租赁数据中心空间而言,可再生能源可能成为“交钥匙”产品的常见组成部分。

数据中心运营商Digital Realty于2019年代表Facebook在弗吉尼亚州北部的数据中心以背靠背的公用事业规模交易购买了80兆瓦的太阳能,数据中心签订了虚拟电力购买协议向其数据中心的特定租户提供可再生能源。该交易帮助Facebook到2020年底实现其100%可再生能源的全球运营目标。2019年,Facebook 86%的运营都使用可再生能源。

德克萨斯州是美国数据中心的另一个大市场。

达拉斯-沃思堡大都市区是美国第二大都市市场,到2020年净运营空间约为430万平方英尺。奥斯丁和圣安东尼奥市也拥有可观的交易量。

2020年,得克萨斯州在整体可再生能源产能以及累计签署的企业PPA方面均领先该国。得天独厚的风能资源,便捷的审批程序和联邦税收抵免使得克萨斯州成为风能开发商有利可图的市场,得克萨斯州可负担的土地和庞大的人口使其成为数据中心开发的诱人之地。

德克萨斯州免除了数据中心运营所需的各种物品(例如电气系统,冷却系统,应急发电机,数据存储设备等)的销售和使用税。

截至2020年,数据中心公司Amazon,Apple,Digital Realty,Equinix,Facebook,Google,Microsoft和QTS已与德克萨斯州的可再生能源项目签署了企业PPA,总容量超过2,000兆瓦。在这些项目中,风能和太阳能都得到了很好的体现。

拉丁美洲

预计到2023年,拉丁美洲的数据中心市场将以11.49%的复合年增长率增长,收入超过10亿美元。

除了标准的选址问题之外,在新兴市场中建设的数据中心所有者还关注国家的总体商业环境,增长潜力和稳定性。

巴西在数据中心数量上领先于拉丁美洲。智利还是数据中心的热门站点,特别是考虑到智利连接了新的海底光缆。

一些拉丁美洲的数据中心直接从可再生能源供应商那里购买电力。到2025年,拉丁美洲多达27%的数据中心电力将来自太阳能和风能,而水电将占29%。

一些公司已经完全使用可再生能源为其数据中心供电。例如,自2017年以来,谷歌智利通过直接从Acciona建造和运营的阿塔卡马沙漠的El Romero太阳能发电厂购买电力,从可再生能源中获取了100%的电力。

企业PPA越来越受欢迎。 2019年,拉丁美洲各地的公司使用此类PPA购买了2,000兆瓦的清洁能源,是前一年购买量的三倍。

能源效率

能源效率的进步使得很难预测数据中心的电力需求将在设施的整个生命周期内发生怎样的变化。

整体数据中心设计也一直在变化。尽管许多数据中心都是单层建筑物,但机架和其他设备产生的热量减少,制冷技术效率提高以及能源消耗效率提高,使得多层建筑物更加可行。

数据中心使用电源监视工具来识别数据中心内部的功耗趋势。监视可能会导致数据中心内机架的重新配置,以使整个空间的功耗均匀,减少高热量区域,或将某些非关键性的能源密集型活动转移到非高峰时段。随着监控技术的改进,能源效率方面的努力应取得更大的成果。

数据中心使用备用电源和存储来提供不间断电源。当前用于不间断电源的较旧的阀控式铅酸蓄电池的故障是计划外停机的最重要原因。数据中心已经过渡到锂离子电池。锂离子电池可以在更高的温度下可靠地工作,充电速度更快,并且可以安装在较小的物理空间中,并且使用寿命更长,更可靠。