数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 [编号 ODCC-2023-02007] 数据中心氢能应用白皮书 开放数据中心委员会 1 发布 2023-09 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 版权声明 ODCC（开放数据中心委员会）发布的各项成果，受《著作权法》保护， 编制单位共同享有著作权。 转载、摘编或利用其它方式使用 ODCC 成果中的文字或者观点的，应注明 来源：“开放数据中心委员会 ODCC”。 对于未经著作权人书面同意而实施的剽窃、复制、修改、销售、改编、汇 编和翻译出版等侵权行为，ODCC 及有关单位将追究其法律责任，感谢各单位 的配合与支持。 I 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 编写组 项目经理： 吴华勇 维谛技术有限公司 工作组长： 李代程 百度在线网络技术（北京）有限公司 贡献专家： 田军 维谛技术有限公司 吴健 维谛技术有限公司 张迪 维谛技术有限公司 董龙龙 维谛技术有限公司 朱莉 维谛技术有限公司 查帅荣 维谛技术有限公司 蔡基勇 维谛技术有限公司 雷爱民 维谛技术有限公司 韩会先 维谛技术有限公司 李星 维谛技术有限公司 刘欣 维谛技术有限公司 阮迪 中国信息通信研究院 杨瑛洁 中讯邮电咨询设计院有限公司 李莺 百度在线网络技术（北京）有限公司 冯臣 秦淮数据集团 邹远耀 西安理工大学 II 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 前 言 对在全球气候问题不断凸显的当下，能源体系脱碳化是实现可 持续发展的关键。氢能有着来源广泛、清洁以及安全可控等特点， 将成为能源体系脱碳的重点。全球很多政府都制定了相关政策来激 励氢能的发展和应用，例如在中国，氢能和燃料电池预计将为实现 2060 年国家碳中和的官方承诺发挥重要作用，并已被纳入多项经济 发展计划和政策。目前，氢能产业发展特别是其在数据中心应用， 仍面临着成本较高、技术不够成熟、配套设施不够完善等亟待解决 的难题，需要全产业链参与进来共同促进氢能产业未来商业化发展 和落地。 ODCC 始终关注数据中心技术以及氢能产业及其应用的发展，联 合相关单位共同编写本白皮书，对数据中心氢能系统现状、需求和 当前主流氢能系统等方面进行了详细的梳理，以期更进一步推动数 据中心氢能技术的发展。 本文感谢以下起草单位（排名不分先后）：中国信息通信研究 院、维谛技术有限公司、北京大学、西安交通大学、西安理工大学、 中讯邮电咨询设计院有限公司、百度在线网络技术（北京）有限公 司、秦淮数据集团等。 起草人（排名不分先后）：田军，吴健，张迪，吴华勇，董龙 龙，杨瑛洁，朱莉，查帅荣，蔡基勇，冯臣，李莺，雷爱民，韩会 先，李星，刘欣，邹远耀等。 III 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不 承担识别这些专利的责任。 由于时间仓促，水平所限，错误和不足之处在所难免，欢迎各 位读者批评指正。如有意见或建议请联系编写组。 IV 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 目 录 版权声明 ........................................................... I 编制说明 .......................................................... II 前 言 ........................................................... III 一、 范围 .......................................................... 1 二、 引言 .......................................................... 1 三、 缩略语和相关术语 .............................................. 2 四、 数据中心氢能应用前景 .......................................... 4 （一） 应用场景及技术方向 ....................................... 4 （二） 行动路线 ................................................. 4 （三） 可行性分析 ............................................... 5 五、 氢能数据中心主要技术架构 ..................................... 11 （一） 氢能 IDC 机柜级供电+综合能源架构 ......................... 11 （二） 氢能 IDC 低压供电+综合能源架构 ........................... 12 （三） 氢能 IDC 高压供电+综合能源架构 ........................... 13 （四） 氢能 IDC 风能、光伏供电+综合能源架构 ..................... 14 （五） 氢能备电+综合能源架构 ................................... 15 六、 氢能在不同规模数据中心场景的解决方案 ......................... 16 （一） 边缘/小型数据中心氢能解决方案 ........................... 17 （二） 大型/超大型数据中心氢能解决方案 ......................... 20 七、 与数据中心相关的制、储/运氢及交易氢 .......................... 22 （一） 数据中心制氢解决方案 .................................... 22 （二） 数据中心储氢和运氢解决方案 .............................. 27 V 一、双碳文库是一个地产人建立的专业的分享碳达峰碳中和资料的文库网站 http://www.tanwenku.cc/ 二、203060 文库：http://www.203060.vip/ 三、所有 2 万份资料搜索目标：https://203060.vip/soso.html 四、欢迎加入文库会员，199 一年，399 终身。所有资料百度网盘共享,加小 编微信有优惠。 五、加入会员，可获赠价值 999 全网资源，影视，游戏，亲子，有需求联系 小编。 六、见面礼：B 站最全收费类课程合集： 自取地址 ：https://www.aliyundrive.com/s/7tXbEop6K5G 双碳会员重磅福利：赠送全网资源： 可以目录查询一下【关键词】 可查询目录：http://123.haohanba.cn 会员赠品 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 （三） 数据中心氢能交易平台 .................................... 29 八、 总结 ......................................................... 30 VI 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 数据中心氢能应用白皮书 一、 范围 本文主要讨论范围是数据中心的氢能系统，及其在数据中心中 的应用。 二、 引言 人类使用化石能源而引起的气候变化，已经使人类和其他生物 面临地球上第六次大规模生物灭绝的风险。气候变化已经成为当今 全人类面临的重大全球性挑战。目前全球已经有超过 120 个国家和 地区提出了碳中和目标，全球形成了难得的政策与利益一致点。碳 中和目标影响广泛、意义巨大。未来将为人类社会带来深刻的变革。 实现碳中和，需要每个国家和个人的共同推动。我国也在 2020 年提 出了“30/60”碳达峰、碳中和目标。 氢能作为一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，正 逐步成为全球能源转型发展的重要载体，成为实现碳中和目标的重 要选择。氢能作为应对气候变化、建设脱碳社会的重要手段，受到 世界各国的广泛关注。氢能也是我国能源战略布局的重要部分。 2022 年 3 月，国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发 展中长期规划（2021-2035 年）》，以实现“双碳”目标为总体方 向，明确了氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，是用能终端 实现绿色低碳转型的重要载体，也是战略性新兴产业和未来产业的 重点发展方向。规划提出了氢能 4 大示范应用场景，明确要依托通 信基站、数据中心、铁路通信站点、电网变电站等基础设施工程建 设，推动氢燃料电池在备用电源领域的市场应用。 1 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 氢能作为高效低碳的能源载体，绿色清洁的工业原料，必将成 为国家“30/60”碳达峰、碳中和目标的有力武器和重要举措之一。 数据中心作为传统的能源消耗大户，一直面临着低碳、绿色发展的 迫切压力。氢能作为一种清洁能源应用于数据中心建设，已经具备 一定条件的可行性，未来有望获得快速发展。 三、 缩略语和相关术语 灰氢：通过化石燃料（例如石油、天然气、煤炭等）燃烧产生 的氢气，在生产过程中会有二氧化碳等排放。目前，市面上绝大多 数氢气是灰氢，约占当今全球氢气产量的 95％左右。 蓝氢：将天然气通过蒸汽甲烷重整或自热蒸汽重整制成。虽然 天然气也属于化石燃料，在生产时也会产生温室气体，但由于使用 了碳捕捉、利用与储存（CCUS）等先进技术，温室气体被捕获，减 轻了对地球环境的影响，实现了低碳制氢。 绿氢：通过使用再生能源（例如太阳能、风能、核能等）制造 的氢气，例如通过可再生能源发电进行电解水制氢，在生产绿氢的 过程中，完全没有碳排放。 FC：燃料电池（Fuel Cell），把燃料所具有的化学能直接转换 成电能的化学装置，又称电化学发电器。通过电化学反应把燃料的 化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限 制，因此效率高; 另外使用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部 件，排放出的有害气体极少，使用寿命长。 PEM：质子交换膜（Proton Exchange Membrane）是质子交换膜 2 数据中心氢能应用白皮书 ODCC-2023-02007 燃料电池（Proton Exchange Membrane