数据中心及通信储能：钠电池应用“新蓝海”

近期，有多家媒体报道了微软在全球范围内暂停或推迟新建数据中心的计划。据彭博社报道，微软已暂停或推迟在印度尼西亚、英国、澳大利亚以及美国等地的数据中心项目。亚马逊也传出暂停了和其他公司一起共用数据中心的租赁协商的消息，亚马逊已经推迟了部分关于新数据中心租赁的承诺，主要在欧洲，目前尚不清楚亚马逊暂停的规模有多大。

数据中心暂停放缓背后，或许有受到来自AI 基础设施建设、关税政策变动等多重因素的影响，据起点钠电了解，除了前述因素，能源瓶颈也是影响数据中心发展的重要因素，随着数字化进程的加速以及5G、6G等新一代通信技术的广泛应用，数据中心和通信基站对高效、安全、可持续的储能解决方案的需求日益增长。

数据中心用电需求巨大，有报道称，微软斥资100亿美元在建的AI数据中心，预计每小时消耗电力可达50万度，单日耗电量相当于一个中等国家的全国用电。

尤其是随着人工智能、5G和物联网技术的普及，全球数据中心的电力需求正以每年10%-15%的速度增长。预计到2030年，全球数据中心的电力需求预计将增加一倍以上，达到约945太瓦时（TWh）。

据起点钠电了解，数据中心的电力需求主要来自服务器运算，以及配套设施的庞大能耗。高性能计算芯片的功率密度持续攀升，单台机柜的负载可达20千瓦以上，是传统机房的5倍。

同时，制冷系统消耗的电力占比高达40%。如一个超大规模机房的算力服务器集群年耗电量可达数亿千瓦时，相当于一座中等城市的居民用电总量。其电源使用效率（PUE）通常在1.5至2.0之间，意味着每1度电用于计算时，还需额外0.5至1度电用于散热等辅助系统。

另外，数据中心的集中布局会对地方电网造成显著压力。在爱尔兰都柏林，数据中心已消耗当地12%的电力，迫使政府考虑限制新建项目；美国弗吉尼亚州“数据中心走廊”的用电量在五年内激增300%，导致电网升级成本激增。

通信储能方面，随着5G的发展，通信基站对储能电池的需求量也开始增加。来自国家统计局的数据显示，2024年，我国已建成年末移动电话基站数1265万个，其中4G基站711万个，5G基站425万个。而5G基站的典型功耗为3.5KW，若配备4小时的储能时长，单站电池容量需求为14kWh。预计到2030年，中国通信基站数量将达到约1500万个，对应的通信基站储能电池需求总量也将达到一个显著规模。

也有行业人士指出，更多的基站、更广的频段、更大的带宽、更强的处理能力带来了绝对功耗的上升。据相关数据统计，基站耗电量占整个移动通信网络能耗的60%，5G基站功耗是4G基站的3倍。若按照当前主流厂商的5G基站单系统满载功耗约为3.5~4kW测算，现有运行的5G微基站平均每天耗电约65kWh，如果按照电价1元/kWh计算，每年全国仅5G基站电费支出将达到763亿！

同时，基站的电源设备、发射设备、传输设备等都是较大的发热体，空调系统也需要持续为基站降温，有统计数据显示，仅空调的电费支出就约占整个基站电费支出的54%左右，是基站机房中的主要耗电设备。

数据中心/通信基站电力需求巨大背后，也令数据中心/通信基站配储迎来新的发展机遇。

所谓的数据中心配储是指在数据中心内部配置储能系统（如锂离子电池、钠离子电池、液流电池等），用于存储电能并在需要时释放电能。其功能不仅限于应急备用，还包括多种用途，如电力调峰、削峰填谷、提高电能质量、降低用电成本等。

因此，从需求端来看，数据中心对储能的需求主要集中在提升供电可靠性、优化能源成本、支持可再生能源利用、增强灵活性与可持续性等方面。

1. 提升供电可靠性与稳定性。数据中心作为数字经济的核心基础设施，需要24小时不间断运行，对供电的可靠性和稳定性要求极高。储能系统可以在电网故障或停电时提供备用电源，确保数据中心的持续运行。

2. 优化能源成本。数据中心的能耗巨大，用电成本是其运营的重要支出之一。储能系统可以通过“削峰填谷”功能，在用电低谷时储存能量，在用电高峰时释放能量，从而降低用电成本。如英飞源的液冷储能系统可以在电网停电时支撑柴发启动，并在日常运营中通过峰谷套利降低用电成本。

3. 支持可再生能源利用。因绿色低碳发展需要，数据中心越来越多地采用太阳能、风能等可再生能源，而可再生能源的间歇性和不稳定性需要储能系统来平衡供需关系。如Meta与Orsted签订了光伏+储能项目，使用300MW光伏搭配300MW/1200MWh储能，为数据中心提供24小时清洁电力。

4. 增强数据中心的灵活性与可持续性，储能系统不仅可以作为备用电源，还可以通过智能管理技术优化数据中心的能源使用效率，还可以接入虚拟电厂（VPP），参与电网调度，获取额外收益。

5. 政策与市场需求推动。国家政策对数据中心储能的支持力度不断加大。如我国工信部等八部门印发《新型储能制造业高质量发展行动方案》，推动数据中心等高耗能用户配置新型储能。

通信储能则是指利用储能系统（如电池、储能设备等）为通信基站、数据中心等通信设施提供备用电源或补充能源，以确保通信网络在停电或电压波动等情况下能够持续稳定运行。它在保障通信网络的不间断连接和可靠服务方面发挥着重要作用。

通信基站对储能的需求主要体现在高容量、高能量密度和安全性、环境适应性、循环寿命和成本效益等方面：

1、高容量需求。随着5G技术的广泛应用，通信基站的电力需求显著增加。如前文提到的5G基站的典型功耗为3.5KW，若配备4小时的储能时长，单站电池容量需求为14kWh。

2、高能量密度和安全性。5G基站需要高能量密度和大容量的电池，以确保在停电或电压波动期间仍能保持稳定的电力供应。

3、环境适应性。通信基站可能位于不同的环境中，如城市中心、郊区、乡村、高海拔或低温环境之下，电池需要能在不同的温度和湿度条件下稳定工作。

4、循环寿命和成本效益。通信基站备用电源对电池的循环寿命和成本效益有较高要求，以应对通信基站可能会发生的经常停电的情况。

5、政策支持和技术进步。各国政府出台政策支持绿色能源发展，鼓励使用环保型锂电池。同时，随着电池技术的不断突破和生产规模的扩大，锂电池成本持续下降，市场竞争力增强。

一般情况下，为保证数据中心/通信系统的正常工作，每个数据中心/通信基站都会选择配备储能系统用于储备电能、应对电网异常等特殊情况。目前，数据中心/通信基站配备储能系统使用的电池种类主要有铅酸电池、锂离子电池等。

其中，铅酸电池在数据中心/通信储能中的应用仍然占据主导地位，市占率超80%。主要原因是铅酸电池技术成熟、稳定性和安全性高，特别是在对安全性要求极高的领域，如金融和政府等行业，铅酸电池成为了不可或缺的能源保障。并且，铅酸电池在成本和维护方面的优势也使其在一些对成本敏感的数据中心/通信储能中具有竞争力。

但从目前使用情况来看，铅酸电池组普遍存在容量下降速度快，使用寿命短的情况。大多数厂家对蓄电池的设计寿命都在10年以上，正常使用寿命应能保证8年，然而在实际使用中只能用到3~5年时间，有的甚至只用到1~2年就寿命终止了。从蓄电池的工作原理来看，影响基站蓄电池寿命的几点主要因素分别为电池组温度过高、频繁停电、停电时间长、停电时间无规律、放电深度过大、电池组中每块电池电压不统一、电池内阻不一致等。

锂电池作为一种高效、可靠、环保的能源解决方案，在能量密度、循环寿命等方面具有优势，也越来越多地被应用到数据中心/通信系统等场景，如国外的谷歌、微软、亚马逊等许多科技巨头的数据中心已经在使用锂电池进行供备电，国内各大运营商中国电信在某市信息园建设了1.2 MWh锂电储能项目，中国联通与某县供电公司合作实施5G基站储能建设，南都电源中标某全球最大软件公司的数据中心锂电设备采购项目，中标金额约1.2亿元。等等。

而钠离子电池优势显著：1）资源丰富、成本低，钠储量高且价格低于锂；2）安全性高，热失控风险低；3）低温性能优异，放电容量稳定；4）快充能力强，适合高需求场景；5）循环寿命长，满足储能及低速电动车需求，在储能、电动车等领域的应用前景广阔。

此外，面向数据中心以及通信基站等领域，钠离子电池在2C以上倍率放电效率高达90%以上，能够快速提供大功率启动，适配数据中心瞬时启动的需求。同时，其高低温特性优异，可满足全球不同国家与地区的数据中心性能需求，尤其是在高纬度或寒冷地区。

当然，尽管钠离子电池在数据中心和通信基站等领域具有广阔的应用前景，在实际应用过程中也可能会面临着一系列的挑战：

1、技术性能挑战

能量密度方面，钠离子电池的能量密度相对较低，目前一般在100-160Wh/kg，远低于磷酸铁锂电池的150-200Wh/kg。数据中心和通信基站对储能设备的体积和重量有一定限制，能量密度低意味着需要更多电池来满足相同储能需求，可能会增加空间占用和安装成本。

倍率性能方面，钠离子电池在倍率性能上具有一定优势，但与锂电池相比仍有差距。如果数据中心和通信基站遇到突发停电且需要快速启动备用电源的情况，钠离子电池可能无法像锂电池那样迅速提供足够的功率，导致设备启动延迟。

循环寿命方面，目前，钠离子电池的循环寿命一般在3000-5000次，而磷酸铁锂电池的循环寿命可达6000-10000次。频繁的充放电会导致钠离子电池容量衰减较快，影响其长期使用的经济性。

2、成本与市场挑战

首先，钠离子电池的主要成本优势在于原材料资源丰富且价格低廉，但目前其生产工艺尚未完全成熟，规模化生产程度较低，导致单位成本仍较高。如果钠离子电池的成本不能显著低于锂电池或铅酸电池，其市场竞争力将受到限制。

其次，市场认知度和接受度较低，锂电池在数据中心和通信基站领域已经占据了较大的市场份额，相比之下，钠离子电池作为一种新兴技术，市场认知度较低，用户对其性能、寿命和安全性存在疑虑。

最后，钠离子电池在实际应用中的安全性有待进一步验证。尽管钠离子电池在安全性方面具有一定的优势，但在高电压工作条件下，电极/电解液界面可能会发生不可控的副反应，伴随电解液的氧化分解，导致界面稳定性急剧下降，易引发热失控等情况。

不过，随着近几年钠离子电池技术的提升，以及钠离子电池对市场客户的培养，截止目前，市场已经有钠离子电池在数据中心/通信储能等领域的应用案例：

如面向数据中心领域，鹏辉能源与青岛北岸控股集团签订5MW/10MWh 钠离子储能电站示范项目合作协议，该项目位于青岛北岸控股大数据中心，是钠离子电芯在北方储能电站的大规模应用；易事特推出了钠电 UPS 智能电柜，电压在 500V 以上，充放电倍率高，6C 持续放电，可支撑临时大功率供电，可保证电源的安全，满足数据中心瞬时启动需求。

2025年2月，青钠科技首台 UPS 电源系统在深圳顺利交付，这是钠离子电池在数据中心 UPS 电源系统中的又一次应用，为钠离子电池在数据中心领域的进一步推广提供了示范案例；海四达正在研发适用于数据中心备电需求的钠电产品，并与国内头部用户推进示范验证；昆宇电源为宁夏移动数据中心分布式光伏项目提供250KWh工商储能系统进行试点示范。

美国Natron Energy数据中心备电项目中，Natron Energy的钠离子电池被应用于数据中心的备用电源，能够在数据中心停电时迅速提供电力支持，保障数据中心设备的正常运行。

尽管钠离子电池在数据中心已经有相应的应用示范案例，且展现出较大的发展潜力。但整体来看，钠离子电池在数据中心的应用规模目前仍处于起步阶段，总体规模较小。

不过，随着技术进步和成本降低，加之政策支持和市场需求的推动，钠离子电池在数据中心的应用将逐渐扩大，市场渗透率也将同步提升，到2030年，钠离子电池在数据中心领域的渗透率将超过磷酸铁锂电池、铅酸电池，达50%以上。市场规模方面，起点研究院（SPIR）预测，数据中心钠电池市场规模将从2024年的0.1GWh增长至2030年的52GWh。

图：2023-2030年中国数据中心储能电池需求量及预测（GWh）

 数据来源：起点研究院（SPIR）

市场渗透率方面，起点研究院（SPIR）预计到2030年，在数据中心领域，钠电池的渗透率将达到34%。超越铅酸电池的渗透率。

图：数据中心领域钠电池、锂电池、铅酸电池三大路线渗透率

数据来源：起点研究院（SPIR）

面向通信基站领域，钠离子电池在通信基站领域的应用规模同样处于起步阶段。

中国铁塔在部分通信基站中采用了钠离子电池进行备电改造；中兴通讯在吉林长春试验局进行了钠离子电池的低温性能测试；浙江联通认可了基于钠镍电池的通信基站储能试点方案，并将其位于杭州联通江干区之江路干6号监控杆的铅酸电池储能系统更换为钠镍电池储能系统并成功运行，实现钠盐电池储能试点；

昆宇电源2024年与中国移动、中国铁塔合作，为黑龙江、辽宁、吉林、甘肃等省市的通信基站提供近30个钠电产品试点；双登股份已实现通信低温智能钠离子电池量产，并在西藏、青海、甘肃、新疆、吉林、黑龙江等等地区实现规模应用，在英国、越南、斯洛伐克等海外市场试点应用；海四达钠离子电池产品已应用于通信基站储能；

此外，昆宇电源、圣阳股份、南都电源、盘古新能源、易事特、众钠、传艺等相关企业也开始围绕通信储能展开布局，并推动钠离子电池在通信储能领域的应用。

基于众多企业的先后布局，以及钠离子电池具备的低温性能、高安全性和成本优势，预计2024-2030年，中国通信基站储能电池需求中，钠离子电池的市场份额将逐步扩大，行业渗透率将显著提升，并有望逐步替代部分铅酸电池和锂电池市场。结合据起点研究院（SPIR）预测数据来看，2024年，通信储能钠电池的规模与其在数据中心的规模相近，约为0.1GWh，预计到2030年通信储能钠电池市场规模将达66.7GWh。

图：2023-2030年中国通信储能钠电池需求预测（GWh）

数据来源：起点研究院（SPIR）

市场渗透率方面，起点研究院（SPIR）预计到2030年，在通信储能领域，钠电池的渗透率将达到42%。超越铅酸电池的渗透率，直逼锂电池渗透率。

图：通信电池领域钠电池、锂电池、铅酸电池三大路线渗透率

数据来源：起点研究院（SPIR）