随着人工智能改变数字格局，数据中心正进入一个新的增长阶段。
人工智能训练和推理工作负载不断增长的计算需求，正在推动前所未有的电力需求，并给原本无法应对快速扩张的电网带来压力。
在此背景下，电池储能系统（BESS）正在成为现代能源基础设施的关键组成部分。
以前主要被视为备用电源的储能系统 (BESS) 装置正越来越多地被集成到复杂的电力系统架构中。
了解BESS
电池储能系统主要由电化学电池单元、功率转换设备、热管理系统、安全系统和先进的控制软件组成。
康明斯发电公司的电池储能系统（BESS）解决方案虽然电池硬件负责存储和输送能量，但软件层正日益成为创造价值的地方。
现代能源管理系统（EMS）持续监测负荷曲线、电网状况、电价，并在某些情况下监测可再生能源发电预测。
这使得运营商能够优化能源的存储、释放或与其他电力资产交换的方式和时间。
康明斯业务发展和市场经理 Dinesh Balaji Ramaraj 表示：“EMS 就像大脑一样——它将一系列互不相连的资产转化为一个优化的发电厂。
“它可以预测负荷、价格和天气，并与电网并行运行，协调现场储能系统和主电源，以最大限度地降低成本和排放，同时保证运行可靠性并管理电网约束。”
康明斯发电公司业务发展与市场经理 Dinesh Balaji Ramaraj随着数据中心运营商寻求平衡可靠性要求和可持续性目标，这种程度的协调变得越来越重要。
对更多——以及更多——权力的需求
对于许多运营商来说，获得足够的电力已成为扩张的最大障碍之一。
人工智能基础设施的快速发展，加上公用事业连接方面的挑战，给开发商造成了瓶颈，而开发商还面临着减少排放和提高能源效率的压力。
此外，在许多地区，电网升级可能需要数年才能完成，这加剧了问题。
“速度与功率的比重是最大的制约因素，”迪内什说。“电力互联的排队时间现在已经长达数年，而计算需求却一刻也不能等。”
因此，运营商们越来越倾向于采用更多元化的能源战略，包括储能、现场发电和微电网控制，而不仅仅局限于传统的电网连接方式。
为什么人工智能工作负载会改变方程式
传统数据中心通常表现出相对可预测的能耗模式。
人工智能设施，特别是那些专门用于模型训练的设施，其运行方式有所不同。
Dinesh 表示：“传统数据中心的负载相对稳定；而 AI 训练则恰恰相反，同步 GPU（图形处理单元）集群会在几毫秒内从空闲状态迅速提升至 100% 负载，从而造成剧烈的功率波动。”
这些快速波动给变压器、开关设备、发电机和公用设施连接带来了挑战。
Adobe Stock储能系统 (BESS) 装置正越来越多地被部署为波动性计算负载与更广泛的电力系统之间的缓冲装置。
BESS作为减震器
BESS 在现代数据中心中最重要的作用之一是抑制振荡（或稳定负载）。
电池可以平抑人工智能驱动的突发负荷变化，防止其影响整个电力系统，从而避免波动波及上游基础设施。
Dinesh 描述了这项技术的作用，他说：“电池储能系统正在成为电力架构的减震器。它的主要作用是解耦波动性计算负载对电网和发电资产的影响。”
响应速度是一项关键优势。传统发电机需要时间才能提升输出功率，而现代基于逆变器的电池系统可以在毫秒内做出响应。这使得它们在应对瞬态事件、电压波动和需求突变方面尤为有效。
整合电网电力、发电机和储能
在大多数大负荷设施中，电池储能系统 (BESS) 构成更广泛的电力生态系统的一部分，该生态系统可能包括公用设施供电、备用发电机、可再生能源资产和不间断电源系统 (UPS)。
在这个系统中，电池为持续运行提供关键的缓冲电源，以支持现场主要资产的稳定运行和整体电网的弹性。
电网连接提供大量能源，发电机提供更长期的现场供电能力，电池则应对短期波动。
最终形成了一个高效且稳健的系统。发电机无需不断响应瞬态负载变化，而是可以更接近其最佳效率点运行，从而减少磨损并提高燃油利用率。
储能系统也越来越多地被用于在电网断电时提供电力连续性。
康明斯全集成动力系统加速数据中心部署
BESS的另一个潜在优势是加快项目交付速度。
由于电池系统可以在用电高峰期暂时供电，因此设施可能只需比平时更小的电网连接即可运行。
在这种情况下，开发工作可以继续进行，而公用事业公司则可以着手解决更长期的网络升级问题。
Dinesh 说：“我们已经看到，储能系统可以帮助站点在变电站升级前几年就投入使用，然后在电力公司赶上进度后，再根据电网连接情况调整规模。”
对于面临快速上线产能巨大压力的运营商而言，这种灵活性具有重要的价值。
支持可再生能源并网
可再生能源在数据中心可持续发展战略中扮演着越来越重要的角色。然而，太阳能和风能发电本身具有波动性，这给需要持续可靠电力供应的设施带来了挑战。
电池储能通过在可再生能源可用时捕获它，并在需求超过发电量时提供它来帮助弥合这一差距。
这项功能使运营商能够更好地利用现场太阳能装置或通过专用能源协议购买的可再生能源。它还支持新兴的碳减排方法，这些方法侧重于按小时将电力消耗与清洁能源发电相匹配，而不仅仅是购买年度可再生能源证书。
正如 Dinesh 所说，“电池储能系统 (BESS) 是范围 2 减排的关键推动因素，因为它可以让设施真正利用其采购的可再生能源，储存清洁能源，并在电网污染最严重时将其释放出来。”
电池储能系统与风能和太阳能等可再生能源集成削峰和能源成本管理
尽管韧性仍然是主要驱动因素，但经济性在储能的商业案例中正变得越来越重要。许多工商业用电价格都包含基于设施最高短期用电量的巨额需求费用。电池储能系统（BESS）可以通过在用电高峰期供电来降低这些费用，从而减少设施对电网的整体需求。
储能还可以用于能源套利，即在电价低迷时充电，在电价高涨时放电。在电力市场波动较大的地区，这些功能可以显著改善运营经济效益，同时减轻电网压力。
扩展到兆瓦级应用
由于采用模块化设计，现代电池系统允许运营商根据计算需求的增长逐步扩展容量。这种可扩展性与数据中心建设中常用的分阶段开发方法非常契合。也就是说，构建兆瓦级储能系统不仅仅是增加电池那么简单。
Dinesh 说：“只要系统控制、接地和保护到位，扩展就基本可以重复进行。”
这种模块化方法也为未来的扩展创造了机会，而无需对底层电力基础设施进行重大重新设计。
超越电池的视野
展望未来，许多业内观察人士预计，将会出现越来越复杂的混合系统，这些系统将结合储能、传统发电、可再生能源和新兴的低碳技术，例如氢动力发动机和燃料电池。
在这些环境中，智能控制系统将根据成本、可用性、排放和可靠性要求，确定在任何给定时刻应该运行哪种能源。
“我们预计发电、储能和备用电源之间的界限将不断模糊，最终形成能够实时自我优化的集成微电网，”迪内什解释道。
对于像康明斯这样正在开发跨多个动力领域技术的制造商来说，这种趋势强化了集成能源解决方案而非孤立产品的重要性。
维护、监控和生命周期
与任何关键基础设施一样，持续维护仍然至关重要。然而，如今许多资产管理工作都可以通过先进的监控平台远程完成，这些平台可以持续分析电池健康状况、热性能和运行数据。
这种预测方法使运营商能够在潜在问题影响可用性之前识别出这些问题，从而提高可靠性并降低维护成本。
展望未来，该行业也越来越关注生命周期可持续性。
随着电池储能系统（BESS）市场的增长，二次电池应用、材料回收和再利用计划变得越来越重要。
在评估总拥有成本时，必须将这些因素与资本成本、运营节省和其他收益一起考虑。
对于许多应用而言，最有效的解决方案不是在电池和发电机之间做出非此即彼的选择，而是精心设计的技术组合。
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本文由 KHL 内容工作室与康明斯专家合作撰写。
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