儲能系統在平衡電網容量和需求以及緩解可再生能源的間歇性問題方面發揮著至關重要的作用。根據國際能源署（IEA）的市場分析，從2018年到2023年，可再生能源將成為電力領域增長最快的領域，到2023年將滿足全球電力需求的30％，高于2017年的24％。然而，間歇性可再生能源系統的日益增長導致電網運營更加不穩定，因此需要額外的電網服務以及部署更多的儲能系統。數據中心所有者和運營商擁有新的市場機會，可以加強電網穩定性，為客戶增加新的收入模型，并利用儲能系統來確保其數據中心運營的更大彈性。

考慮和選擇

為此需要探討和應用不同類型的儲能系統。首先需要了解儲能系統的裝機容量和儲能容量，以及充放電速度。儲能系統持續放電時間范圍從超級電容器的10秒左右到電池儲能系統的幾小時，再到抽水蓄能設施最長可達數周或數月的時間。不同的儲能系統有著不同響應負載曲線的類型。例如在數據中心，運營人員通常采用與柴油發電機緊密耦合的UPS電源和電池組。而太陽能發電設施或風力發電設施通常采用鋰離子電池儲能系統進行儲能。

從技術角度來看，重力儲能和泵送/壓縮空氣儲能系統重新引起了人們的興趣。這在很大程度上是由于它們具有存儲更多能量的能力。例如抽水蓄能設施的裝機容量通常都是以GW為單位。研究表明，全球95％的儲能容量來自抽水蓄能設施。然而，考慮到與開發場地相關的地理條件、環境影響和政治挑戰，不太可能更廣泛地部署抽水蓄能電設施。

同時，盡管成功部署的案例有限，但重力儲能和壓縮氣體儲能系統仍引起了媒體的極大關注。例如Energy Vault公司和Hydrostor Australia公司正在開展的一些試點項目。從理論上看，這些儲能系統可以更好地擴展，并可能存儲4到24小時足夠的能量。但是，大多數負載必須使用電池儲能系統。重力儲能系統或利用廢棄礦井存儲壓縮氣體的儲能系統能夠在混合智能電網生態系統中增加價值。但并不會應用在數據中心。

電池儲能技術

如今，大多數風險投資和政府資金都在支持與電池儲能系統相關的研發項目。這種趨勢通常集中在電池產品（鋰離子電池仍居首位），陽極/陰極化學材料、突破性方法（熱儲能技術）以及新興應用（如電動汽車快速充電）等方面。

總體而言，電池繼續在儲能系統上獲得最多的投資和研發投入，其大部分焦點都放在具有良好化學特性的鋰基電池，這些電池可以減少稀土和稀有礦物的使用量以及發生火災和爆炸的可能性，同時還能提高通過陰極和陽極的性能、可制造性、供應量。

人們不要認為經過長期實踐檢驗的鉛酸電池會很快消失。鉛酸電池是應用最為廣泛的電池產品，其具有良好的特性和生命周期，成本相對低廉，并且易于回收。在全球范圍內，鉛酸電池已經為4%到8%的電網提供了大約15分鐘的備用時間。

鉛酸電池確實具有一些特定的運行和維護要求，其中包括采用冷卻設施，還需要定期維護和某種形式的監控。但是，如果工作人員維護得當，鉛酸蓄電池通常在需要更換前將按照規范運行多2-5年。其生命周期可能因電池型號、環境溫度和負載量而不同。

鎳鎘（Nicad）電池和鎳鋅電池都具有很強的工作性能。眾所周知，鎳鎘（Nicad）電池組在早期的電動汽車（EV）中具有出色的性能，在這些電動汽車中，其頻繁的放電/充電、寬泛的工作溫度范圍以及高能量密度是一些關鍵指標。

鋰離子電池的采用

在過去的五年中，數據中心等關鍵任務行業開始認真評估鋰離子電池的性能與應用，并進行商業部署。它們通常比鉛酸電池具有更高的功率密度，沒有特殊的冷卻要求，并且功率和容量（kW/kWh）高于鉛酸電池。此外，相對較長的使用壽命和更多的充放電次數也帶來了更多好處，尤其是在電網質量較差的市場中。這些特性的組合使鋰離子電池成為鉛酸電池的主要替代品。

然而，并沒有哪一種電池產品是完美的，鋰離子電池面臨著其自身獨特的挑戰。

雖然高功率密度的鋰離子電池可以減少部署電池的數據中心空間和機架數量，但這樣做需要對熱失控（無論鋰離子化學材料性質如何）、較長充電時間以及采用安全關鍵型電池管理系統（BMS）進行仔細規劃。此外，數據中心工作人員在部署鋰離子電池組時，應遵守具有管轄權的地方當局（AHJ）或消防執法部門的規定和要求。隨著美國消防協會（NFPA）855和美國國家電氣規范（NEC）的修改，鋰離子電池在數據中心應用的監管環境變得越來越嚴格。保險機構也越來越意識到鋰離子電池起火和爆炸的風險。由于這些原因，大規模部署鋰離子電池需要謹慎的規劃。但這些風險和監管障礙可能會限制鋰離子電池在關鍵任務應用中的廣泛應用。

更安全的電池

鈉離子電池是一種新型電池，適用于關鍵任務，其具有高功率、高循環、長壽命的特點。但是沒有哪種電池是完美的。當對其性能與風險進行全面評估時，許多任務關鍵型用戶可能會發現鈉離子電池適合于高價值應用和商業模式。

此外，對于其他具有發展前途的電池技術的研究仍在繼續，其中包括Natron Energy公司基于普魯士藍電極的鈉離子電池和英國Faradion公司的陶瓷電池。其中，普魯士藍電極鈉離子電池具有現代數據中心所需的許多特性。其具有不易燃、沒有熱失控風險、提供大功率容量、可以在很寬泛的溫度范圍內（-4°F至113°F）工作，而無需對電池組進行特殊冷卻、可以提供快速充電（9分鐘內從0％充電至99％）；以及可以進行上萬次深放電循環的優點。

普魯士藍材料通常用于藍圖和醫學治療中，也可以鈉離子的形式存儲和釋放能量。普魯士藍具有獨特的開放式框架結構，類似于多孔海綿，可快速且可逆地存儲能量。因此，基于普魯士藍電極的電池產品能夠以非常高的功率完全充電和放電數萬次，往返能量效率大于96％。

展望未來，電池儲能市場將繼續看到大量的投資、創新工程項目以及新建的電池生產工廠。與此同時，數據中心運營商將繼續部署UPS配套部署的鉛酸電池、鋰離子電池和鈉離子電池等儲能系統的可靠組合。而經過長期實踐考驗的電池儲能系統/發電機組解決方案將會繼續在數據中心基礎設施中存在。