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数据中心选址中的电价因素及变电站成本结构

 yi321yi 2021-01-13

摘要

由于之前发表的文章为期刊约稿,故比较书面。本次为公众号稿件,作者采用较多的图表,方便阅读。本文旨在讨论数据中心基础设施运营TCO中比例最大的电价对数据中心布局的影响,同时对数据中心投运影响最为关键的变电站及外市电成本结构、申请审批流程进行分享与探讨。这次讨论的基准,是以长期持有该地区数据中心资产为目的,故以发改部门公布的销售电价为参考,不考虑政府临时性补贴电价等因素。对于地方政府关于电价的支持政策,建议对电网公司表价格进行分析对比,确定数据中心项目落地区域后,与当地政府及电力部门详细沟通,进而确定最优的项目落地电价。

关键词 Keywords

数据中心、电度电价、容量电费、高可靠费、变电站成本、变电站申请审批流程;

01

关于外电的说明

外电是数据中心基础设施最重要的资源,数据中心的投产必须以可靠的电力资源作为基础。对于市电,我国电网公司根据用户的用电性质,一般将其分成四大类:

(1)居民生活用电;

(2)一般工商业用电;

(3)大工业用电;

(4)农业生产用电。

对于大型的数据中心园区,受限于园区电力需求规模、自建变电站的要求以及供电电压等级等因素,一般选择大工业用电;而对于部分地区或部分中小型数据中心园区,可选择一般工商业用电。在这里,我们对两种用电类型做一下简要说明:

大工业用电一般实行两部制电价,而一般工商业用电,通常实行单一制电价(部分地区除外,如上海和北京经济技术开发的一般工商业用电也可以实行两部制电价)。简洁的讲,大工业用电就是我们每个月需要交纳的电力设施的占用费用,称作容量电费(对应电价表中的基本电价,即使我们不用一度电,这个钱也是要交的,但部分地区可按实际用电容量缴纳),然后再按照比较低的电价交纳我们所使用的电度数的电费,这部分称作电度电费;容量电费与电度电费的和,基本就是我们每个月需要交纳的电费,称之为两部制电价(在这里我们不考虑功率因数调整电费的赏罚以及政府方面的补贴)。而一般工商业用电则不需要交纳容量电费,但是需要按照较高的电价交纳电度电费,即单一制电价。具体逻辑关系见下图:

图 1 数据中心电价思维导图

02

电价对数据中心选址的驱动

结合2019年7月及2021年1月实施的最新电价(广东暂未公布,故采用2019年7月数据进行分析),我们分析下一线城市地区及部分数据中心热点地区的电价情况,详见表1及表2:

表1 全国部分地区2019年7月电价表

注:表中横坐标分别为不同电压等级下的电度电价及基本电价(即容量电价);容量电费增加是指数据中心根据实际使用的外电容量缴纳容量电费(仅有变压器容量电费的计费区域按电力公司相关规定计算),均摊到电度数上的电价增量,即摊分到电度电价上的电费增加值。以上数据来自于各地发改委官网的电价政策文件。

表2 全国部分地区2021年1月电价表

(广东暂未公布)

注:表2中广东地区,由于省级发改委暂未公布最新电价,故依旧使用2019年7月电价。以上数据来自于各地发改委官网的电价政策文件。

根据表1和表2,在数据中心选址上,我们横向对比各个区域的10kV电价,大概可以看出各地的电价优势。以下是华北、华东、华南等地区10kV电价的地区对比:

图 2 华北地区10kV电价对比

(容量电费按需量折算至电度电价上,2021年1月1日执行电价)

图 3 华东地区10kV电价对比

(容量电费按需量折算至电度电价上,2021年1月1日执行电价)

图 4 广东地区10kV电价对比

(容量电费按需量折算至电度电价上,2019年7月1日执行电价)

通过以上地区10kV电价的对比,我们可以看到,北京、上海、深圳的电价并不是所在区域最高的电价,相对于周边的一些三四线城市,反而还具有一定的价格优势。电价并不是驱使数据中心远离一线城市的核心限制因素。仅从电价的角度,北上深反而适宜数据中心的选址。

而对于电压等级的选择,在仅考虑电价的情况下(各地区电网要求需具体分析,这里我们仅进行理论上的分析),我们可以采用如下的分析方式,我们以2021年1月1日起执行的上海电价为例:

图 5 上海市不同电压等级的电价对比图-元/kWh

(容量电费按需量折算至电度电价上,2021年1月1日执行电价)

根据以上数据,我们可以看到,在上海市,选择一般工商业电价-两部制-110kV及以上的电价最具有价格优势,电度电价(含容量电费)的情况下,在0.5590元/kWh,目前为江浙沪最低电价,同时已经接近河北北部、粤北地区等电价较低区域的10kV电价。结合数据中心的其他选址条件及上海地区的机柜租金等客观因素,上海依旧是华东地区最具优势的数据中心选址区域。

关于电价的历史分析,我们以广东电价为例。根据国家发展改革委的统一部署,广东分别于2018年4月1日、5月1日、7月1日和2019年4月1日、7月1日共五次降低一般工商业电价(含政府性基金),降价标准分别为每千瓦时1.78分、0.58分、5.83分、1.92分和5.59分,累计每千瓦时降低15.7分(深圳市电价分类不同,具体以电价政策为准)。同时其他省市也根据国家发改委的相关文件,不同程度的对一般工商业电价进行了降价,这是导致目前许多地区大工业电价相对较高的主要原因。但2021年1月1日的电价调整,主要是针对大工业用电的电价降低。故对于数据中心而言,需要持续的关注电价的调整及数据中心所在地区的用电类型变更等电网相关流程的具体执行政策,会比较容易在电网侧,有效的降低数据中心的用电成本。

通过以上的分析,从电价的维度,比较容易确认数据中心选址的目标(即选在哪个城市,争取哪个电压等级供电)。当然,数据中心的选址还需要结合其他维度的分析,综合评估后再确认最终的选址。

03

变电站的成本结构与审批流程

图 6 变电站成本结构导图

变电站的成本是非常复杂的,主要成本可分为变电站本体、输电线路、高可靠费和日常运营费用。这里面变数最大,同时对项目周期影响也最大的是输电线路的成本及周期,需要我们格外关注。

关于变电站的详细成本,本文不做展开。对于变电站的申请审批流程,一般情况下如图7所示:

图 7 变电站审批流程图

总结

通过以上的分享,对于数据中心基础设施TCO占比最大的电力部分,相信大家有了一定的了解。但数据中心电力本身非常复杂,关键点的把控,对数据中心的投运时间及成本有极大的影响,是数据中心选址中非常重要的考量因素。鉴于作者并非电气相关专业,本文仅代表作者个人观点,文中的不足之处还请谅解,同时欢迎探讨与指正。

作者:李勇 博士

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