能源e+供電保障新模式——數據中心鋰電集成技術

• 2020年11月16日 YangJinZhu來源：互聯網 1025 65
• 繁體

　　近年來，隨著國家對節能減排政策的大力推廣，數據中心作為高能耗的應用場景，其采用的各項技術、產品的節能性也得到了很高的重視。鋰電池相比傳統的鉛酸電池而言，有著體積小、重量輕、能耗低、壽命長的優點，從而在儲能及通信領域（主要是通信基站）得到了廣泛的應用，但也由于鋰電池組的初期投資較高（約是鉛酸蓄電池的兩倍），因此在數據中心建設中尚未大規模的使用。

?

（圖片來自于網絡）

　　國網江蘇綜合能源服務有限公司自成立以來，一直致力于新能源的推廣和應用，尤其是一年內連續中標“南京鳳凰數據中心”及“上海泛觀數據中心”兩個超大型數據中心總承包項目，讓公司對數據中心的建設方案有了新的思考和探索。

　　如何發揮自身優勢打造更安全、更節能、更高效的數據中心？公司技術團隊將磷酸鐵鋰電池組+UPS與鉛酸蓄電池組+UPS兩種方案進行了全面的對比分析，現就業界比較關心的安全性和經濟性問題予以分析和解答。

　　1

　　鋰電池組的安全性

　　是否低于傳統的鉛酸蓄電池組？

　　對于數據中心而言，安全性一定是放在首位的，任何撇開安全性談經濟性或者節能高效的技術措施都是無稽之談。那么在大眾所知的新聞中，鋰電池自燃、爆炸的事故時有發生，是否就該否定鋰電池組在數據中心的應用呢？

　　我們分析的結果是：從安全性而言，鋰電池在數據中心行業有著廣闊的應用前景，因為鋰電池在數據中心應用的安全性取決于以下主要因素。

　　01鋰電池類型

　　目前市場上應用最多的鋰電池分兩類：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

?

　　三元電池比磷酸鐵鋰電池有更高的能量密度和使用壽命，被廣泛應用在充電汽車及手機終端等行業，但是三元鋰電池對溫濕度等環境要求比磷酸鐵鋰電池更高，導致了其安全性低于后者；

　　磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池相比具有耐高溫，安全穩定性強，價格更低，循環性能更好的優勢。

　　02應用場景

　　

　　三元鋰電池主要應用于電動車等領域，一般處于室外環境，溫度環境不穩定，持續震動，還存在撞擊等風險，因此大大影響其使用安全性；而在數據中心的場景下，鋰電池組布置于恒溫恒濕的電池室，安全性也得到了最大程度的保障。

　　03電池管理能力

　　數據中心應用場景下的鋰電池組對電池的管理能力提出了更高的要求：不但通過UPS系統對電池組進行充放電的控制，而且鋰電池組通過自身的BMS系統對單體電池的運行狀態及單體均衡性等參數進行實時監控，嚴格確保蓄電池系統的安全性。

　　2

　　如果數據中心采用鋰電池組，

　　在投資上是否遠大于鉛酸蓄電池組，

　　從而影響投資回報率？

　　國際上對數據中心的生命周期普遍認知是25年，所以我們要考慮數據中心全生命周期的投資回報，而不僅考慮初期投資。因此我們從數據中心全生命周期的視角，針對蓄電池組進行了經濟性分析：

?

　　以上圖表可以看出，在數據中心整個的25年生命周期里，蓄電池組的整體投資是接近的，甚至采用鉛酸電池的組總體投資是高于采用磷酸鐵鋰電池的。并且，采用磷酸鐵鋰電池運行風險更小、能耗更低、機房面積利用率更高。

　　雖然，鋰電池組在數據中心場景中的應用具備諸多優勢，但是在實際應用中仍需要注意以下問題：

　　01儲能行業與數據中心的保障需求不同

　　儲能行業保障需求：對電池組的保護性要求高，在非正常狀態下系統被要求首先保護電池組而切斷電池；

　　數據中心保障需求：系統要求首先保障的是負載的不可中斷，所以電池組只有放電到設定的極限電壓的情況下，才允許切斷電池。

　　因此，在鋰電池+UPS系統調測的過程中，需要嚴格遵守數據中心優先保護負載的原則，但也需要適度考慮鋰電池組的安全性，對鋰電池中的充放電電壓門限值等參數做合理的配置。

　　02并非市面上所有的UPS都能對接鋰電池組

　　市面上的UPS分工頻機和高頻機兩種，工頻機價格高體積大，一般數據中心除了非線性負載（電梯、水泵等）都采用高頻機搭建供電系統，所以鋰電池建議配置在高頻UPS系統中。

　　普遍的高頻UPS系統都沒有設計對接鋰電池充電環境的電池管理系統，還有些進口廠家僅針對自有品牌的鋰電池組做了適配的UPS管理系統，而無法與其他品牌的鋰電池組兼容。

　　因此，在搭建鋰電池+UPS供電系統的初期選型時，須關注UPS與鋰電池的系統適配性，以免造成系統無法正常運行。

　　3

　　國網江蘇綜合能源公司

　　在江蘇省某工建綜合大樓的

　　UPS+鋰電池供電系統項目具體實施案例

　　01項目需求

　　在大樓內各層共計9路不同需求的供電負載，電池保障時間大于1.8小時：

　　負載名稱負載量（KW）供電要求

　　02解決方案

?

　　03實施亮點

　　● 將9路負載按供電等級分成三類，分別配置三套UPS+鋰電池系統：100KW UPS單機系統一套，100KW UPS*2并機系統一套；300KW UPS單機系統一套；184.32kwh磷酸鐵鋰蓄電池6組（各系統保障時延1.84小時）；

?

鋰電池+UPS供電系統圖

　　● 由于項目現場規劃的機房面積過小，我們將三套系統的輸入、輸出配電屏合并為兩臺；

　　● 采用了數據中心等級的綜合管理系統，實現了本地、遠端和手機端的實時監控，做到無人值守；

?

● 機房內交直流橋架分離，加強運維安全性；

??

建成實景

　　● 將氣體消防鋼瓶放置在假機柜內部，增加機房整體性和美觀度。

• 相關深度報告REPORTS

  

  2020-2025年中國云教育平臺行業深度發展研究與“十四五”企業投資戰略規劃報告

  五年規劃是國家對經濟社會發展的頂層設計，也是一種綱領性文件。目前中國也是世界上編制五年規劃（計劃）最多的國家。“十四五”時期是我國經濟社會發展的重要歷史性窗口期，是全面完成小康社會...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡