核心提示（shì） 河北省張北縣不僅有著豐富的風力和光伏（fú）資源，還是擁有60萬台服務器的阿裏巴（bā）巴數據中（zhōng）心的落地之處。2012年6月，阿裏巴巴（bā）數據中心落戶張北。7年來，隨著雲計算產（chǎn）業的蓬（péng）勃發展，電力能耗也與日俱增（zēng），如何為這樣世界級的數據中心保障電力供應、提高能效水平？國網冀北電力（lì）有限公司進行了（le）多方（fāng）探索。

河北省張北縣地處京津冀（jì）經濟圈與晉冀蒙（méng）經（jīng）濟圈交匯處，全（quán）境屬於壩上高原。這裏不（bú）僅（jǐn）有豐富的風力和光伏資源，還是擁（yōng）有60萬台服務器的世界級數據中心（xīn）——阿裏巴巴數據中心的落地之處。

       2012年6月，阿（ā）裏巴巴（bā）數據中心落戶張北縣，7年多時間裏，張北雲計算產業實現了從無到有、從有到強的跨越式發展。2018年“雙十一”期間，阿裏巴巴數據中（zhōng）心承擔著全國（guó）商家85%的（de）交（jiāo）易任務。與此同時，在大數（shù）據的（de）運用上，張北還（hái）實現（xiàn）了智慧民（mín）生、智慧城管（guǎn），建起了“扶貧雲”，實現了農村電（diàn）商全覆蓋（gài）。如（rú）今，世紀互聯、通產偉（wěi）博、航信金雲、浪潮等（děng）17個大數據（jù）項目已簽約落地。隨著雲計算產業的蓬勃發展，電（diàn）力能耗也在與日俱增，如何為這（zhè）樣世（shì）界級的數據中心保障電力供應（yīng）、提高能效水（shuǐ）平？國網冀北電力有限公司在電力技（jì）術創新、智能電網建設等方麵進行（háng）了大量探索。

       “雲”集張北 耗（hào）能（néng）激增

       與傳統能耗單（dān）元不同（tóng），數據中心必須24小時連軸轉，晝夜不停的運行方式必然導致大能耗、高放熱。而且，數據中心（xīn）對環境要求極高，通常依（yī）靠（kào）空調、冷水機等設備來降溫，冷卻部分的用能占到輔助設施用能60%以上。

       “PUE，也就是能耗比，是衡量數據（jù）中心能效水平的評價（jià）指標（biāo）。該指標基準值為2，數（shù）值越（yuè）接近1意味著能源利用率越高。目前阿裏張北數據（jù）中心的設計PUE均低於1.25，最低可達1.13，遠遠低於國內數據中心PUE 2.5的平均水平……以製冷（lěng）為例，我們充分利用張（zhāng）北幹淨的風和清涼的水來（lái）為數據中心降溫，全年隻有兩周的時間（jiān）需要開啟傳統的（de）壓縮機空調製冷（lěng），僅製冷（lěng）能耗就能降低近60%。這也是在（zài）中國，第一次能真（zhēn）正做到用自然風（fēng）直接為數據中心降溫（wēn）。”阿裏巴巴首席技術（shù）官陳鍵鋒就阿裏數據中心落（luò）戶張北的原因進行說明。

       此外，張家口（kǒu）作為國務院批複的全國可再生能源示範區，風能和太（tài）陽（yáng）能資源豐富，僅（jǐn）張北縣2018年（nián）風、光發電量就超過62億千瓦時，到2020年發電量將達到100億（yì）千瓦時。阿裏張北數據（jù）中心全部建成後，服務器規模將達到150萬台（tái），年耗電量預計（jì）60億千瓦時。從供求關係而言，數據中心落戶張北完全符合國家綠色電力（lì）就地消納的要求。據測算，目前（qián）阿裏數據中心使用（yòng）綠色電力占總能耗約40%，實現了產業的良性循環（huán），有效推動了大數據和（hé）新能源聯動發展。

       大數據產業（yè）雲集張北，帶來巨大經濟刺激的同時，也麵臨著（zhe）電力消耗（hào）的持續攀升，隨之而來的是供電負荷迅猛增長。2018年，僅阿裏數據中心的用電負荷便達180兆瓦，占張北220千伏變電站負載的80%；全年（nián）用電（diàn）量高達3.2億千瓦時，占張北縣總用電量的31%。如此高的能耗，給張北電網帶來了巨大衝擊，對供電可靠（kào）性提出了更高（gāo）要（yào）求。

       同時，風電、光伏為直流發電（diàn），雖年發電量高，但需將直流電通過逆變器變成交流電再上網，客戶側再將交流電變成直（zhí）流電進行使用，過程中存在能耗損失（shī）。2012年時，國內乃至世界尚無變電技術，既（jì）可直接滿足配電網的複雜需求，又可直接應用（yòng）光伏的（de）直流電。阿裏數據中心雖對（duì）綠色能源有一定需求，但對電力可靠性的需求更高，目前新能源發電尚存在不穩定的問題，且當前“光伏+儲能”造價成本太高，並不具備經濟性。

       麵對供給與需求（qiú）的矛盾，國網（wǎng）冀北（běi）電力依托張家口豐富的可再生能（néng）源，積極構（gòu）建“變電站+儲能站+數據（jù）中心”三站合一的泛在電力物聯網建設模式，積極推動數據中心集群建設與電力基礎設施緊湊布局，對資源高（gāo）效集約利用的新模式展開探索。

       柔性變電技術引領 “源-網-荷”協調發展

       2016年（nián）5月，國網冀北電力結合大數據產業發展規劃，未雨綢繆，協同阿裏巴巴集團、億利集團，以配（pèi）電網技術創新引領“源（yuán）-網-荷”協調發展，在全球首次提出柔性變電技術設想。2017年9月，10千伏交直流配電網及柔性變電站示範工程（chéng）開始現場勘測、定（dìng）位，將柔性變電設想（xiǎng）變為現（xiàn）實（shí）。一年（nián）後，該項目正式投（tóu）入商業運行。

       該工程（chéng）建設包含10千伏光伏直流升壓站（zhàn）一座、10千伏柔性變電站一座。其中，10千伏柔性變電站的核心設備電力（lì）電（diàn）子變壓（yā）器具有4個交直（zhí）流端口，在配電網中（zhōng）如同一個“縱橫交錯江河中的碼頭”。示範工程在（zài）低壓側能夠提供（gòng）直流750伏（含240伏）、交流380伏等（děng）3種靈活的（de）供電方式，可實現（xiàn）多種能源、多元（yuán）負荷（hé）和儲能的即插即用和靈活接入；打（dǎ）造了（le）靈活開放的（de）能源互（hù）聯網平台，通過接入張北縣德勝村2.5兆（zhào）瓦光伏扶貧發電，滿足了阿裏張北（běi）數據中心綠色用能需求，實現了發電、電（diàn）網、客（kè）戶等（děng）多利益主體的共贏。

       “常規的數據中心使用的是雙路交流電。阿裏從2011年起就開始使用一路（lù）高壓直流電。高壓直流的（de）優勢在於沒有中間的逆變環節，可以減少（shǎo）能效損耗。柔變（biàn）項（xiàng）目正好匹配我們的業務需求（qiú），最大的好處是就近消納（nà）了光伏發電的直流電。”阿裏張北數據中（zhōng）心運維主管胡國良說。

       10千伏交直流配電網及柔性變電站示範工程集技術創新、新興產業多元供電服務、光伏（fú）扶貧、清潔能源消納功（gōng）能於一體，為應對（duì）配（pèi）電網電源清潔化、多元化，網絡電力電子化、信息化以及負荷特（tè）性複雜（zá）化、互動化的發展需求，提供了重要解（jiě）決方案。

       “我們（men）成功攻克（kè）了成套設計、‘源-網-荷’控製保（bǎo）護等一係列（liè）技（jì）術難題，最終打造出一個靈活開（kāi）放的平台，實（shí）現了發電、電網、客戶的共贏。現（xiàn）在（zài）的柔（róu）性變電站裝（zhuāng）備可（kě）實現多種能源、多元負荷和儲能即插即用，為（wéi）阿裏和其他（tā）客（kè）戶提供豐富的自主選擇（zé）權。”國網冀北電力科信部智能（néng）處處長徐彭（péng）亮介紹道。

       簡而言之，基於柔性變電站的交直流配電網減少了轉換過程，縮小了（le）設（shè）備體積，降低了能耗折損，保證了數據（jù）中心（xīn）的用（yòng）電可靠性（xìng）。電（diàn）網本身由於接入客戶眾多而存在諸多幹擾因素，經過這套（tào）裝置，電網的幹擾不會傳導給客戶，同時（shí），數據（jù）中心（xīn）產生的幹擾通過這套（tào）裝置被有效（xiào）地隔離，也不會傳導至電網。

       “現在阿裏可以通過直流升壓（yā）的方（fāng）式（shì），將光伏發電（diàn）輸送至數據中心，接入係統（tǒng）作為備用，不但實現了綠色能（néng）源的就近消納，餘量還可上網。可以說這套設備還在（zài）一定程度為（wéi）阿（ā）裏節省（shěng）了成本。”胡國良說道（dào）。

       智能電網+特高壓電網+清潔能源 滿足大數據產業負荷需求

       為（wéi）滿足（zú）大數（shù）據產業不斷增長的負（fù）荷需求，國網冀北電力加大電網基礎設施建設力度，構建“智能電網+特高（gāo）壓電網+清潔能源”的能源體係（xì）。2016年，國網（wǎng）冀北電力發布《全（quán）球能（néng）源互聯網張家口創新示範區發展白皮書》，重點推進五項示範工程，大數據產業集中（zhōng）的張北基本上都在規劃（huá）中。目前，國（guó）網冀北電力正在緊鑼密鼓建設張北500千伏柔性直流輸電（diàn）示範項（xiàng）目，為雲計算產業基地提供更強大的電力支撐；同時，在阿裏（lǐ）其他園（yuán）區周邊建成3座110千伏變電站和1座220千伏變電站。這些項（xiàng）目在為（wéi）“中國（guó）數壩（bà）”發展提供充足、可靠電能的同（tóng）時，還能有效滿足張家口可（kě）再生能源示範區清（qīng）潔能源（yuán）送出（chū）需求和北京負荷（hé）中心、特別是冬奧延慶賽區清（qīng）潔電能使用需求。

       為（wéi）結合國家可再生能源示範區建設，讓大數據產業發展享有成體係的（de）扶持（chí）和優惠政策，2018年，在張家口市政府的倡導下，國網冀北電力勇開（kāi）先河，提出“政府+電網+發電企業（yè）+用戶側（cè）”四方交易機製，將各大數據中心納入可再生能源電（diàn）力交易係統，通（tōng）過市場（chǎng）化交易可享受0.37元/度的優惠（huì）電價，極大（dà）程度（dù）降低（dī）了數據中心的用（yòng）電成（chéng）本。該交易機製在（zài）國內（nèi）尚（shàng）屬首例，標誌著（zhe）張家口開啟了國內可再生能源電力市場化交易（yì）的先河，同時打破了清潔能源（yuán）應用成（chéng）本居（jū）高（gāo）不下的（de）瓶頸。

       “作（zuò）為‘中國數（shù）壩’的大本營，未來幾年，張北將著力延長產業鏈條，前端發展雲研發（fā）、雲製造，後端發（fā）展雲服務，讓‘冷數據’產生‘熱效應’。‘中國數（shù）壩’的未來，將是世界級超大規模數據中（zhōng）心產業集群，將是（shì）大數據與實（shí）體經濟、與鄉村振（zhèn）興、與服務（wù）民生、與社會治（zhì）理高（gāo）度融合的‘雲上張（zhāng）北’，也（yě）將是‘數字中國’在中國北方貧困（kùn）地（dì）區的一個最好縮影。”張北（běi）縣縣長李（lǐ）鵬舉對今後張北（běi）大數據產業發展前（qián）景篤定且自信（xìn）。

       未來已來。國網冀北電力將在新能（néng）源、智能配用電等領域，加快形（xíng）成一（yī）批具有自主（zhǔ）知識產權、達到國際先進水平的科研成果，突破泛在電力物聯網發展技術瓶頸，為綠色數據（jù）產業發展和能源互聯（lián）網建設提供更強大的支撐。