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锂电系统"上位"—数据中心更高效率运营

2021/04/20

锂电池“上位”数据中心
        锂电系统"上位"—数据中心更高效率运营。由于其重量与尺寸的缘故,数据中心需具备强化的承载结构,铅酸电池性能已不堪重负,急需更换替代的产品。现在所有的主要数据中心机房皆使用锂电池,这一方向已公认为最有希望的选择。


锂电系统"上位"—数据中心更高效率运营
  
  随着行业面临容量和先进应用场景带来的挑战,数据中心的形态和规模都开始发生重大变化,近年来,数据中心因空间限制与更高效率营运的需求而皆以增加其功率密度为主要目标。更有效率的可用空间俨然是数据中心拥有者最重要的工作之一。  
  目前,绝大部分数据中心机房都采用在线式UPS作为供电保障。然而,数据中心除了存放服务器、磁盘阵列等系统设备和路由器、交换机等网络设备外,还有大量的照明、监控、制冷、水循环系统等设备,设备种类繁多,对供电系统的峰值因数、过载能力等也有较高要求,常规的在线式UPS已不能满足数据中心的需求。  
  数据中心的负载特性、运营成本、运行效率以及可靠性等方面的要求都给储能式供电系统带来全新的发展机遇。传统蓄电池自身的一些缺陷,已越来越难以适应数据中心机房行业的现代化进程。  
  UPS电源传统上采用的铅酸电池面临能耗高、占据更多空间,增加成本,运行环境要求高、易造成环境污染以及需要大量维护等不足。铅酸电池可以说是数据中心运维人员头痛又无奈的存在,其对应用场景的运营要求近乎苛刻,电池的整体寿命还很短,基本上只有6年左右;最后,由于体积庞大,数据中心在设计之初还必须考虑占地空间和楼板承重力。  
  以锂电池为主导的电化学储能技术,在安全性、能量转换效率和经济性等方面都具有明显的比较优势。储采用储能锂电池的供电系统将会是未来数据中心机房的发展方向。锂电池在减少数据中心占地面积、延长使用寿命,以及提高投资回报率方面具有关键优势,高能量、低耗能的锂电设备,实现更高的能量供给,更低的能耗,并减少环境污染。  
  对于UPS来说,用锂电池替代铅酸电池是一个趋势。锂电池自身体积更小,也更环保,无论对于寸土寸金的云数据中心,还是边缘节点,都是更好的选择。目前业界主流的锂电分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元锂。在数据中心场景目前普遍采用磷酸铁锂和三元锂2种电芯,磷酸铁锂可靠性更高,三元锂能量密度有优势。
  
  锂电系统的"上位",目前已有10%的数据中心已经采用锂电池作为后备能源。未来随着新能源以及储能成本的降低,通过锂电池储能来降低成本和实现数据中心的可持续性发展目标成为可能。  
  

锂电池适用于数据中心的理由

  重量及体积:锂离子电池体积比能量是铅酸蓄电池2倍以上、重量比能量是铅酸蓄电池的3倍以上;  
  寿命:锂离子电池循环寿命和日历寿命更长;  
  环境敏感性:锂离子电池对温湿度和海拔高度的耐受性更好;  
  环保:锂离子电池无重金属污染、使用过程中无酸性气体和易燃易爆气体析出。  
  

相比之下,铅酸蓄电池应用于数据中心的痛点

  ①安装难度大:重量重、连接点多、大电流情况下对紧固要求高;  
  ②空间占用大:约占整个机房面积的3%~10%;  
  ③环境耐受性差:25±3℃,温度提高10℃寿命减半;  
  ④监测系统:监测系统功能不全误报、错报、漏报不断;  
  ⑤寿命短:一般5~7年使用寿命,在其他设备正常服役时,需要进行电池更换;  
  ⑥气体析出:酸性的氢氧混合气体析出,对电池间设计要求极高,且存在安全隐患。  


        总结:安全、绿色、高性能,全新锂电池数据中心时代即将到来。锂电池未来将大力推动绿色数据中心创建、运维和改造,引导数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路,实现数据中心持续健康发展。

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