摘要
随着基于图形处理单元（GPU）的AI任务快速发展，数据中心已成为产生大量中温废热的重要源头，这既带来了可持续性方面的挑战，也带来了城市减碳的机遇。本文提出了级联能量经济价值化（CEEV）框架，该框架通过三个阶段来利用数据中心的废热：1）在65–85°C温度下为GPU液冷系统使用有机朗肯循环；2）采用跨临界二氧化碳热泵，将剩余热量提升至75–90°C；3）利用SrBr2·6H2O进行热化学能量存储，以实现季节性热量储存。该框架引入了两个评估指标：能量价值指数（EVI，单位为美元/千焦）和存储热量的平均成本（LCSH，单位为美元/千瓦时热）。在三种不同气候条件下，针对一个10兆瓦的液冷数据中心的研究表明，该级联系统的能量利用率在31.2%到38.7%之间，运营成本可降低15%到25%，20年的净现值在220万美元到840万美元之间，投资回报期则在5.8年到7.8年之间。较为简单的热泵+热化学能量存储组合方式由于能够保持热泵所需的全部废热温度，因此能获得更高的净现值；不过，当电价超过大约50美元/兆瓦时，或者需要实现收入多样化，又或是需要具备灵活调整的能力时，完整的三级级联系统则更为合适。实期权分析显示，传统的净现值方法低估了级联式废热回收投资的实际价值，低估幅度在18%到32%之间。即便没有碳信用收益，该投资的净现值依然为正，数值在160万美元到610万美元之间，这表明仅通过区域供热销售和电力销售收入就足以支撑此类投资。CEEV框架通过提供用于评估废热利用效果的量化工具，推动了数据中心的可持续发展，同时也为欧盟能效指令和德国的EnEfG等政策提供了支持，此外还与可持续发展目标中的第7、9、11和13项目标相契合。
