数据中心开发商正在争相寻找所需的电力来运行要求苛刻的应用程序。在许多情况下，电网要么无法提供足够的电力，要么无法在足够快的时间内提供。因此，正在出现混合能源解决方案，其中新的数据中心由多种电源供电。
在最近的国际会议上，讨论了混合能源系统的概念。其理念是，每个设施将结合使用来自电网、现场发电、附近风能和太阳能农场、能源储存，甚至可能是核能的电力来源。
对于每个站点，混合能源安排都会有所不同。每个新的数据中心必须评估哪些电源是可用且足够灵活的，哪些是最便宜的，以及哪些有助于它们实现可持续发展目标。“数据中心的快速发展需要大型数据中心所有者和开发商、电力公司、政府及其他相关方之间更紧密的合作，以确保我们能为人工智能提供所需的电力，同时维持对所有客户可靠且负担得起的电力供应。
对电力的贪婪需求
根据EPRI的数据，到2030年，数据中心预计将消耗美国电力的9%，而目前约为2%。过去，一个大型数据中心可能需要最多150兆瓦（MW）的电力。而如今，接到的请求已经是500兆瓦、1吉瓦（GW）及更高。
在许多情况下，数据中心的快速建设优先于成本。然而，建设过程中必须考虑许多因素，包括工厂效率、电力成本、备用发电机启动时间、电网可用性、电价波动、寻找可持续能源来源、空间限制、许可问题、社会和公众接受度、碳足迹，以及确保可靠且不中断的电力供应。这最后一个因素对于人工智能数据中心尤其至关重要，但所有这些因素都在能源系统设计（ESD）中发挥着作用。
ESD是关于在给定约束条件下，针对特定目标优化能源系统设计的问题。
目标各不相同。有些设施希望最小化开支，有些希望尽可能降低碳足迹，还有些希望能迅速建成并投入运行。每个潜在的站点都有特定的约束条件。这些可能包括昂贵的电力、排放限制、土地和互联可用性，或利用税收激励措施。因此，每个项目都需要进行评估，以确定合适的能源生成技术和能源储存组合，以满足预期的负载。
你是在解决一个数学优化问题，解决方案根据不同的优先级而有所不同。
选择合适的混合能源模型
数据中心基础设施设计公司使用建模帮助考虑建设新数据中心的人确定最佳发展路径，以及应包括哪些技术。鉴于每个建设项目的变量众多，并没有简单的答案。站点特定的输入数据可能会根据负载特性、商品价格、可再生能源生成的可用性、天气数据或客户的技术偏好而改变方法。
Brooks引用了美国西部一个拟建的500兆瓦数据中心的案例。运营商已经投资了风电，并希望利用这一投资，同时确保数据中心达到99.99%的可用性。建模确定了不同的场景和能源组合，以查看哪种组合能为该设施提供最低的电力成本（COE）。
选择包括风能、太阳能、天然气发电、氢气和混合安排。建模比较了不同场景的二氧化碳强度和COE。最便宜的是一座天然气联合循环电厂，每兆瓦时（MWh）的成本为40.1美元，但它的碳强度也是最高的。一个碳排放为零的替代方案是使用氢气的燃气涡轮与风能、太阳能和电池储能结合，但它的成本为93.9美元/MWh。一个折衷方案提供的二氧化碳排放比低成本选项少了65%，成本为43.8美元/MWh。该方案约75%的电力来自风能，其余部分从电网购买。
低成本和低碳电力之间存在可量化的权衡。
还模拟了一个1吉瓦的数据中心。如果完全由氢气提供动力，以实现零碳强度，成本将为78.5美元/MWh。仅使用天然气的方式会将成本降至42.9美元/MWh，但二氧化碳强度将上升至103磅/MWh。一个更复杂的混合系统（结合风能、太阳能和电池储能）证明是最优选择。它通过在不同时间切换能源来源并仅在其他来源不可用或价格昂贵时使用天然气涡轮发电，提供了定价优势。
最经济的系统必须在考虑资本成本、运营和维护成本、效率以及所需土地的情况下优于其他选择，给定数据中心的最佳能源系统，必须在碳足迹、采购时间表、复杂性、水资源强度和成本等方面表现良好。
燃料灵活性
对于那些考虑使用氢气或其他绿色替代能源的人，Brooks建议购买具有燃料灵活性的设备，以便它可以使用现有的任何能源来源，并在可持续燃料可用时切换。西门子高管还提醒那些设计、规范或选择数据中心设备和发电类型的人，特别要注意高可用性和电力质量。
发电资产必须设计成满足数据中心快速变化的高动态负载需求，混合发电系统通常能够满足所有要求。制定混合设计需要系统工程方法，并在项目开发的最初阶段进行仔细分析。
混合能源的未来
许多数据中心正在寻找绿色解决方案，以满足可持续性指令。但这只是解决方案的一部分，并不总是最佳选择。
例如，风能和太阳能可能在一些地区无法获得，可能受到传输限制，或者成本过高。为每个站点找到最佳方案可能涉及多种发电解决方案，尤其是那些能满足项目时间表的解决方案。毕竟，需求已经达到了前所未有的水平。任何建设新数据中心的人可能面临有限的选择。
尽管面临消费挑战，数据中心可以改善电网，但目前，我们无法跟上需求。
