8月18日,第二届中国综合能源服务暨能源数字化大会在苏州盛大召开,腾讯战略部高级经理童流川发表主题演讲《数字化助力低碳转型实践》。
碳中和大背景下,腾讯是如何实现自身的碳中和的?是如何助力用户侧进行低碳转型实践的?都遇到过哪些问题?数据中心如何实现灵活负荷?且听童流川先生一一为我们进行解答。
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推动可持续社会价值创新
首先,童流川介绍了腾讯新成立的SSV组织。
2年前,腾讯做战略升级,提出了可持续社会价值创新战略,提出Sustainable Social Value(SSV)这一概念。顾名思义,关注的就是如何可持续地推动一些有社会价值的议题,包括教育创新、基础科学、乡村振兴、养老科技,而碳中和则是其中很重要的一部分。
图:腾讯碳中和路线图
2022年,腾讯发布碳中和路线图,承诺2030年全面实现碳中和,并实现100%的绿电使用。
作为一家科技型企业,碳排放的绝对数并不大,除了自身碳中和之外,腾讯同时也会考虑如何用自己的科技实力助力社会进行低碳减排。“我们积极引导C端消费者的绿色消费方式,利用数字化的能力进行低碳转型,同时孵化推动其他低碳技术的创新。”童流川说道。
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腾讯自身低碳电力实践
——绿电的挑战与思考
2022年,腾讯温室气体排放为574万吨,相当于一个中等燃煤电厂一年的排放量。作为数字互联网公司,腾讯最大的排放来源为数据中心的用电。
“如何实现电力的可再生能源替代,是实现科技企业碳中和的重点。”童流川指出。
作为数据中心,腾讯从使用可再生能源、提升能源使用效率、低碳供应链与碳抵消三个角度,从集团层面自身进行碳中和。
1)可再生能源使用:腾讯积极进行绿电采购,同时自身在数据中心建立屋顶光伏、储能等设施,形成园区自身的微网体系,并通过数字化进行管控。
2)提升能源使用效率:进行数据中心节能降耗设计、办公楼宇的节能改造等。
3)低碳供应链与碳抵消:与生态伙伴合作,采购低碳数中心服务,使用低碳建筑材料。对于一些无法用电力进行替代的项目,采用碳汇的方式进行碳抵消。
在绿电的市场化交易方面,腾讯跟着国家整体市场化交易的进展进行一步一步的探索。2021年9月,腾讯参与国网、南网组织的首次绿电市场化交易,成为首批市场主体参与南方区域绿电电力交易,2023年,腾讯采购了5亿度绿电,也使广东和江苏共计4个数据中心实现了百分之百绿电供应。
为何要鼓励企业进行绿电采购?
“用电本身是不产生碳排的,碳排主要集中在火电厂,鼓励企业履行社会责任采购绿电的初衷,还是想通过长期的PPA为新能源电厂锁定收益,来刺激更多新能源项目的落地,从而推动整个新能源比例的提升。”童流川解释道。
回顾这几年,在实践中,童流川发现了以下问题:
1、绿电采购存在挑战:目前国内很难进行多年长期的PPA,很难像国际同行谷歌、微软在一个新能源开发项目的开始就进行长达20年的PPA锁定价值,国内需要一年一年地去做,对于存量市场项目进行采购,是否能达到提前锁定收益,刺激新能源发电项目更多的建设,这些都是存疑的。
2、绿电使用上存在挑战:绿电的采购并没有跟能耗指标和碳配额审批进行挂钩,不同监管部门有不同要求,导致当企业履行了社会责任以后,不一定能满足当地其他部门的一些履约要求。
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外部用户低碳电力实践
“腾讯为何会关注虚拟电厂?我们觉得虚拟电厂的核心其实是探索成本最低的灵活性来源。”童流川说道。
虛拟电厂(VPP)是通过市场调节机制挖掘用户侧负荷的灵活性,以支持电网的灵活稳定;其中数字化技术聚合和控制下游负荷是关键。
童流川说:“电力灵活性是碳中和非常重要的技术支撑,包含像火电灵活性改造、CCUS电厂、长时储能、抽水蓄能等大量技术。需要很多初始投入,我们在想,能不能用数字化方案,利用用户侧已有的负荷进行改造。这样既不需要大量初始投入,还从用户侧增加了整个电网电力的灵活性。”
从这个角度入手,腾讯能做什么?童流川详细介绍了两个案例。
▌钢铁企业电力灵活性
钢铁企业有非常大的节能潜力。钢铁是重要的工业能耗行业,实现工业弹性负荷,可实现主动节能减排,为当地电网灵活性提供重要保障。
当前,腾讯主要关注短流程炼钢。短流程炼钢的原料为废钢,它是通过电弧炉去熔化钢铁,最后再铸模形成新的钢铁,电弧炉是一个很大的负荷,它是用电的,可以成为电力灵活性来源。
钢铁工业可调节负荷的特点为:规模大,单一设备通常MW级别;可调节性强,可根据排产要求增减功率,是用户侧重要的调节来源。同时也面临以下挑战:
1.设备之间协同:需要对各设备负荷和产出的自身变化和相互关系深入理解,在保证生产情况下调节产出。
2.生产组织协同:需要平衡设备运行和人力生产。
3.电网交互控制:电网需要在不同时间尺度通知、控制负荷方,负荷方需要判断成本和受益。
“在深入钢铁企业之前,我们就有一系列调控思路。”童流川说,“需求侧响应其实还是在电网给定的时间内对用电负荷进行调整,通常是降低或者提高负荷大小。我们可以通过调节单设备自身负荷分布。电弧炉是为了熔化废钢,几乎不影响整个产品质量,后续有其他工序调成分、控质量,我们的策略就是拿时间换负荷灵活性”童流川说。
童流川继续说道:“一个钢厂不止有一个设备,它是很多个设备,这些设备到底是同一时间开启还是有序错开开启?同一时间开启的话整体钢厂的负荷必然会提高,如果我们有序错开开启,其实可以降低总功率的,这就是拿生产协调去换负荷灵活性。”
钢铁行业作为一个传统行业,内部体系已经非常完备,腾讯是如何介入的?
腾讯通过电力-钢铁-数字化混合团队通过三大模块拆解钢铁虛拟电厂项目,深入钢铁行业,对钢厂的工艺流程、电力计量进行深入研究,将物理世界接化成数字化模型。
接下来,童流川介绍了需求侧响应:“我们经常戏称这是钢铁行业的华容道。为什么叫它华容道呢?因为当我们对钢厂流程建模之后,每个设备在模型里面就是一个小色块,我们优化模型其实就是按照电网的指令,在各种物理限制和生产限制条件下来优化钢厂各设备(色块)之间的启停时间、时长和功率。”
据悉,该项目在夏季需求侧响应执行时,在不损失产量的情境下,用电成本降低4%,并可获得需求响应收益8.4万。
▌数据中心电力灵活性
当前,数据中心的负荷特点与挑战为:
1.负荷量大:2025年占社会用电量5%,持续增长。
2.连续可调:负荷可连续调节、精准控制、响应特性多元。
3.数字化基础好:通过软件控制,数宇化、自动化程度高,天生有实时监测。
数据中心的负荷是非常复杂的。为使电力数据中心成为柔性负荷,腾讯提出服务器待机状态切换、硬件资源性能调节、动态调节计算任务三个策略。
1.服务器待机状态切换:利用服务器在Idle,Freeze,PowerCap,Shutdown等不同待机状态下,降低功耗。
2.硬件资源性能调节:利用不同计算任务对服务器各硬件组分负载不同,而选择性降低非瓶颈功耗,包括内存密集型、硬盘密集型、网络密集型等任务。
3.动态调节计算任务:对实时性不敏感的计算任务进行扩缩容和“断点续算”,快速改变负荷分布。包括科学计算、视频渲染等独立/耦合并行任务。
回顾腾讯在钢厂和数据中心的实践,童流川向大家分享了一些思考:
1.社会对用户侧灵活性资源的多样性的认识:可以更多去释放用户侧的潜力,不只是停留在灯光、空调或其他辅助用电上,更多的是从用户的工艺流程上找到节能空间。
2.目前用户侧能够进入的辅助服务种类较少,最通常的需求响应要求持续2个小时,无法发挥用户侧能够快速响应但持续时间不长的灵活性资源。
3.需求响应资金来源于补贴,全年响应次数较少,非常态化灵活性资源,无法负担灵活性资源的开发成本。
4.没有稳定公开的辅助服务价格,教育用户有一个过程,用户侧停留在拉闸限电的回忆,没有动力参与辅助服务。
5.需要生产、电力、经济、数宇化四者协同,碳中和也能倒逼数宇化和精益生产。
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