劳斯莱斯技术带来高品质动力

与世界某些地区类似，电力市场也存在冲突。一方面，一些国家电网无法满足日益增长的超级用户（例如新建数据中心）的电力需求。由于电网连接受限，这些设施正在转向能够提供所需电力的分散式解决方案。

但另一方面，整个能源生产行业迫切需要减少排放。然而，当柴油发电仍然主导备用电源市场时，如何才能实现这一目标呢？

要论及这个问题，恐怕很少有人比罗尔斯·罗伊斯动力系统公司固定能源解决方案业务发展与产品管理高级副总裁迈克尔·斯蒂帕更合适了。除了负责固定能源业务的战略制定外，他还关注客户需求和市场趋势，以确定公司未来产品路线图的方向。

在加入劳斯莱斯之前，斯蒂帕曾与欧洲多家国家能源供应商合作，专注于可再生能源——这让他能够深入了解如何更好地为大客户和小客户管理电力供应。

斯蒂帕承认，柴油仍然是备用电源的主流选择，并表示这种情况在中短期内不太可能改变。“柴油之所以仍然是备用电源市场的领导者，主要原因在于其能量密度，”他解释说。“这些设备的体积非常小巧紧凑，但能量密度才是关键。每升柴油大约含有10千瓦时的能量。”

“如果客户需要72小时或96小时的备用电源，那么就需要储存能量来支持，而柴油的能量密度高，更容易实现，成本也更低。虽然也有电池储能系统（BESS），但它们只能提供大约4到6小时的电力供应。但如果安装BESS来支持96小时的备用电源——这些电力可能永远用不上。作为纯粹的备用电源，这在经济上是不可行的。”

柴油问题

但柴油本身也存在一些问题，其中最主要的是长期储存后，由于氧化和微生物污染，燃料会发生劣化。斯蒂帕表示，使用B0燃料可以减少这个问题，与B7燃料不同，B0燃料不含生物柴油（脂肪酸甲酯，FAME）。他还指出，添加剂和燃料净化系统可以去除储存燃料中的污染物。但最终，柴油还是需要更换，可以按固定周期更换，也可以根据抽样检测结果进行更换。

氢化植物油（HVO）通常不易发生微生物降解，因此可以储存更长时间。但使用氢化植物油必须获得生产商的批准，而且尽管欧洲和美国的供应量正在增加，但这种可持续燃料并非总是唾手可得。

利用绿色氢气和二氧化碳生产的电子柴油（或称合成柴油）具有类似的减排潜力。但它价格昂贵，而且同样不易获取，不过产量正在不断增长。欧洲最大的电子柴油生产设施于2025年在法兰克福投产。

考验时期

除了燃料选择之外，还有各种级别的后处理系统可以帮助解决氮氧化物和颗粒物排放问题。但斯蒂帕指出，有一个领域尚未得到足够的重视，那就是减少发电机组的测试程序。

“分散式发电系统中的发动机需要进行测试，以确保其随时可用。如果你的汽车两三年没用，我怀疑它还能不能启动。数据中心运营商必须确保发动机在需要时随时可用。”

“最初，发动机需要每月进行一次测试，但通过我们制造商认证的延长测试运行间隔，运营商可以将测试运行延长至每三个月一次。这立即减少了三分之二的排放量。”

他接着说，劳斯莱斯正在考虑进一步延长测试周期，同时研究负载水平和必要的发动机转速，以确保测试成功并验证系统准备就绪。

斯蒂帕：“我们目前正在进行小范围测试，让发动机以怠速运转较短时间，只偶尔将其提升至工作转速。这样可以减少燃油消耗，也有助于减少相关排放。”

当然，完全不燃烧是测试发动机最清洁的方式。但斯蒂帕表示，虽然冷态测试可以验证有限的参数，但发动机机油必须流动以确保发动机没有损坏，辅助部件也需要验证，而这只能通过热态测试来实现。

斯蒂帕表示，发动机技术的改进也有助于减少排放。提高燃油喷射压力，使空燃比更加均匀，从而改善燃油液滴的扩散，有助于减少每次压燃循环的燃油消耗，进而降低颗粒物排放。

替代方案

回到数据中心的电力需求，首选的主电源是电网。但当电网电力不足以提供连接时，就需要分散式主电源来弥补这一缺口。

斯蒂帕表示，这是一个电力安全问题：“国家电网无法跟上数据中心市场的增长速度。即使有主电源连接，能源供应也可能不稳定。”

“这就造成了供电安全问题，电网可能无法每年提供完整的8760小时电力。即使他们提供并网服务，仍然可能存在用电需求超过供电供应的担忧。这时，燃气发动机就派上了用场，在建立可靠的电网连接之前提供过渡电力。”

燃气发动机的排放量远低于柴油发动机。虽然燃气发动机无法像柴油发动机那样在15秒内达到满负荷运转，但相关技术正在得到显著提升。据斯蒂帕（Stipa）称，现代燃气发动机可以在90到120秒内达到满负荷运转。而劳斯莱斯目前正在研发一种快速启动解决方案，有望将这一目标在短短45秒内实现。

在达到满负荷运行之前，这段电力空档期可以由不间断电源（UPS）提供的电力来填补。UPS 的工作原理类似于电池储能系统（BESS），但它配备了逆变器和其他技术，可以几乎立即提供最大能量。但与 BESS 不同的是，UPS 的电量会在几分钟内耗尽，而不是几小时。

动能

不过，还有一种动态UPS系统。它由一个飞轮组成，飞轮可以储存从主电源获取的动能。一旦发生断电，电网就会断开——飞轮通过同步发电机机械连接，立即提供电力。整个过程不会中断供电，也不会出现电压骤降或频率偏移。

动能存储系统通常安置在专用位置或建筑物结构内，但也有一些版本安置在模块化容器中。

乍一看，超级电容器似乎更适合这种应用。但斯蒂帕解释说，这项技术固有的特性意味着它们缺乏一些关键功能。

首先，动能飞轮储能方式顾名思义，就是利用动能。它本质上是一个承载质量的轮子，用来储存机械能。而超级电容器储存的是电能，虽然它的功率密度（以兆瓦计）非常高，但能量密度（以兆瓦时计）仍然相对较低。

“这就是我们使用动能存储系统的原因，”斯蒂帕说。“超级电容器以电能的形式储存能量，因此无需转换。这有助于快速供电。但当需要以兆瓦时为单位的供电时，超级电容器就无法与动能解决方案相媲美了。”

总而言之，斯蒂帕指出，如果需要在极短时间内获得大量能量，超级电容器是最佳选择。如果需要在较长时间内获得大量能量，动能旋转质量装置是理想方案。而如果需要更长的时间，以小时甚至天为单位，柴油仍然是最佳解决方案。

“这套动力系统甚至可以取代UPS和BESS，作为备用电源系统的一部分，”斯蒂帕说道。“它的成本要低得多，而且提供的电力质量非常高。这对某些行业来说至关重要，例如半导体生产，因为任何电流质量的偏差都可能毁掉一批非常昂贵的芯片。”