移动比特，而不是瓦特

“好事过头”这句话听起来似乎有些矛盾，但它概括了阻碍可再生能源发电扩张的一个关键障碍。过多的服务或商品会使公司难以销售，因此他们会削减产量。

通常情况下，这样做效果很好:市场达到了均衡，经济学家很高兴。尽管人们普遍希望提高可再生能源发电能力，但外部因素仍阻碍了其发展。

加州大学圣巴巴拉分校的Sangwon Suh对这个问题再熟悉不过了。这位工业生态学教授在布伦环境科学学院工作两年多来一直专注于信息技术和相关的挑战。管理。他说:“弃风是我们所面临的可再生能源的最大问题。”他指出，随着可再生能源容量的增加，弃风问题只会加剧。

现在，Suh和布伦博士学生Jiajia Zheng以及芝加哥大学的Andrew Chien提出了一个创新的方案，通过在不同地区的数据中心之间路由工作负载来解决这个问题。发表在《Joule》杂志上的这一概念既便宜又高效，而且需要最少的新基础设施。然而，它每年可以减少数千吨的温室气体排放，同时为企业节省资金，鼓励可再生能源的发展。

的主要障碍

当可再生能源的发电量超过需求时，弃电就会发挥作用。现代电网每时每刻都在实时平衡能源的供需。多余的电力将使它们不堪重负，因此需要储存、出售或削减。

这是因为可靠的能源来源——如化石燃料和核电厂——对电网稳定以及满足夜间需求至关重要。这些设施必须在最低产能以上运行，因为关闭和重新启动它们既昂贵又低效。这就为传统能源设定了一个最低限度，如果可再生能源继续产生更多的电力，那么这些额外的能源实际上是无用的。

 

加州是一个研究可变可再生电力挑战和弃电问题的案例。据推测，该州可以将多余的电力出售给邻国。不幸的是，许多电网都面临着同样的问题，输电网络容量有限。结果，该州不得不以负价出售过剩的电力，实际上就是付钱给其他州来获取这些能源。

他解释说，除了简单地减少发电，还有另外两种解决办法来处理过剩的电力。能量可以储存在电池中，甚至可以储存在水电蓄水池中。也就是说，电池非常昂贵，而且水电储存只适用于特定地点。

另一种选择是利用额外的电力来生产以后可以使用的有价值的东西。他说:“无论我们生产什么，都必须储存并运送到需要的地方。”“这可能非常昂贵。

“但是，”他补充说，“传输数据和信息非常便宜，因为我们可以使用光纤以光速传输数据。”正如作者在研究中所写的，数据负载迁移背后的想法是“移动比特，而不是瓦特。”

一个创新的想法

摆在作者面前的任务很明确。“我们试图回答的问题是，我们能利用多余的电力处理数据吗?””Suh说。“如果我们能做到，那么这可能是运输使用多余电力生产的产品或服务最便宜的解决方案。”

目前，弗吉尼亚北部是全国大部分数据中心的所在地。与加州电网不同的是，位于弗吉尼亚州北部的CAISO电网，PJM严重依赖燃煤电厂，用Suh的话来说，“这是我们能想象到的最肮脏的电力”。

Suh, Zheng和Chien建议，只要加利福尼亚有多余的电力，PJM地区的负荷就可以转移到西部的中心。这些工作可以通过使用电力来完成，否则电力将被削减或亏本出售，然后处理后的数据可以发送到需要服务的任何地方。数据中心的平均服务器使用率通常低于50%，郑解释说，这意味着有足够的空闲容量可以利用。

 

这个计划不仅对环境无害;它为使用这些服务的公司节省了大量资金。该研究的第一作者郑说:“这种方法可能为数据中心运营商节省数千万美元。”如果不这样做，电力就会毫无用处，公司的成本基本上为零。

作者分析了2015年至2019年CAISO的减排历史数据。他们发现，负载迁移可能会吸收CAISO 2019年削减的62%的电力容量。这相当于之前浪费了近60万兆瓦时的能源——大约相当于10万加州家庭一年的用电量。

与此同时，仅使用加州现有的数据中心容量，该策略在2019年就可以减少相当于24万吨二氧化碳的排放。他说:“这相当于乘用车行驶6亿英里所排放的温室气体。”此外，由于电力支出的减少，通过转换电网避免的每吨二氧化碳排放实际上将节省约240美元，而不是花钱。

未开发的潜力

这些发现符合作者的预期。使他们吃惊的是这些结果。“让我惊讶的是，我们以前为什么没有这样做，”他说。“这似乎非常简单:电力过剩，而电力是有价值的东西，信息从一个地方传输到另一个地方非常便宜。那我们为什么不这样做呢?”

Suh怀疑，这可能是因为在当前的市场压力下，数据中心运营商之间不太愿意合作。尽管有环境和经济上的好处，这些公司可能不愿意将数据处理外包给另一家公司运营的设施。

事实上，数据中心行业在某种程度上是一个黑盒子。郑说:“从行业中获取电力使用特性和能源消耗数据的详细信息对我们来说非常具有挑战性。”

利用被削减的可再生能源的潜力将需要数据中心运营商之间的流动协调。要改变这一体系，可能需要改变目前起作用的激励机制。这可能采取新的监管、碳排放定价或竞争公司之间的合作等形式。

“两件不同的事情需要同时发生，”他说。“一个来自私营部门:他们需要合作，拿出技术和管理解决方案来实现这一点。从政府方面来说，他们需要考虑政策变化和激励措施，以加快这种变化。”

一个广泛的碳排放价格可以起到必要的推动作用。加州已经制定了碳排放价格，Suh相信，随着更多的州效仿，公司开始采用这项研究中提出的策略将会更具经济吸引力。

这些策略具有巨大的增长潜力。数据处理和可再生电力容量都在迅速增长。研究人员预测，从2018年到2025年，这个数据层将扩大5倍以上。因此，未来数据中心有很大的空间利用过剩的可再生能源来吸收额外的处理需求。

Suh承认，本文仅对数据负载迁移的财务和环境效益进行了保守估计。他说:“随着我们增加数据中心的容量，我认为数据中心实际上用作电池的能力也在增加。”

“如果我们能够提前考虑并做好准备，我认为很大一部分弃用问题可以通过借助数据中心的增长，以一种非常划算的方式得到解决。”