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  技術資料
 

鋰電池對數據中心有多大價值?

發布日期:2019-07-29 瀏覽:1288 次  
 

數據中心在中國的擴張速度可謂驚人,在其成為互聯網經濟發展重要基礎設施的同時,“高密高電”的特性也讓其獲得了“吞能巨獸”的稱號。這讓北京,上海,廣州和深圳等國內一線城市不堪重負。最終不得不通過行政命令的手段,對數據中心PUE實施嚴控。從1.5到1,4,再到1.3,層層加碼。

這一方面催生了環一線城市數據中心產業帶的形成,另一方面,也使得數據中心節能技術必須有所突破。電力系統,則是其中重要的一環......那么,數據中心機房供電未來有什么新的趨勢呢?

要說趨勢,其實會有很多。今天我們主要講的是鋰電池對數據中心的價值。

鉛酸電池性能已不堪重負

雖然科技的進步日新月異,但是UPS作為數據中心供電穩定的最后防線,因為電池能量密度,以及成本等多方面原因,變化卻不像其他硬件那樣更迭迅速,材料至今都是以1859年法國人普蘭特發明的鉛酸為主。隨著數據中心業務壓力的增大,UPS可用性降低的問題日益凸顯。有相關數據顯示,目前數據中心負載掉電事故中,有將近30%和電池失效有關。

鉛酸電池可以說是數據中心運維人員頭痛又無奈的存在,其對應用場景的運營要求近乎苛刻,溫度必須保持穩定;支持充放電次數少,大約只有500次左右,但必須定期放電,關鍵是電池的整體壽命還很短,基本上只有6年左右;充放電的速度必須適度;安全性也有要求,必須有單獨的電池存放間,否則酸霧會對其他設備產生腐蝕;最后,由于體積龐大,數據中心在設計之初還必須考慮占地空間和樓板承重力。

但是隨著數據中心建設的規范化,目前市電直供的穩定性已經很高,再加上數據中心本身供電系統在設計的時候也充分考慮到了冗余的問題。UPS蓄電池的使用次數逐年減少。但鉛酸電池的上述特性,還必須要求運維人員定期維護,以及進行必要的充放電以激活其性能。甚至很多數據中心還為此配置了在線監測裝置,以保證蓄電池組的工作狀態穩定。雖然未雨綢繆值得倡導,但是因此付出的成本確實太高了。

 

鋰電池性價比日趨上升

在這種情況下,鉛酸電池已經成為了數據中心電源系統的“軟肋”。具有體積小,重量輕,密度高和易用性強等特點的鋰電池則逐漸走上前臺;旧,相比鉛酸電池,采用鋰電池的UPS能減少占用空間達50-80%,而使用壽命則長達15年以上。雖然行業內一直有觀點認為,部署加入了鋰電池的電源系統,建設成本會大幅度提高。

但近些年來,隨著鋰電池在消費電子領域的快速發展,以及電動汽車行業的應用普及。其成本和5年前相比,下降了將近70%。另外,隨著技術進步和國家對環保要求的提高,全國80%的中小規模鉛酸蓄電池工廠關閉,而鉛酸電池的必備原材料鉛,價格更是一路走高。雖然目前鋰電池的價格仍然是鉛酸電池的2倍左右,但考慮到技術優勢以及全生命周期價值,鋰電池的優勢仍然十分明顯。且兩者的價差在未來會越來越小。

更關鍵的是,數據中心的成本核算,不應該從單純的建設成本出發,而更應該考慮全生命周期成本。因為建設成本往往只占系統全生命周期成本的30%,剩下的70%是運營和管理成本。施耐德電氣關鍵電源業務部首席技術顧問石葆春認為,以鉛酸電池里性能較好的膠體電池為例,目前這類電池在金融,通訊等高端用戶當中應用較為廣泛。備電15分鐘的膠體電池,實際上和鋰電池在成本上差距并不大。但鋰電池可以達到8000次以上的充放電,同時還能夠儲能。另外,鋰電池在出廠以后會自帶管理系統,不需要后期人為干預維護。反觀鉛酸電池,在這些方面則完全處于空白。

所謂儲能,其實是借助鋰電池可多次快速充放電,以及高密度的特性,在市政用電波谷時段進行儲電,當用電波峰來臨,則將儲存的電力傳輸給數據中心,從而降低電網的波峰壓力。這一功能,無論對綠色節能還是PUE都將有較大貢獻,能夠同時滿足政府和數據中心用戶對于PUE和TCO的雙重要求,相對來說,算是一個多贏局面。具體來說,儲能式鋰電池UPS的效率高達98%,比傳統在線式UPS高出5%~10%,這使得運營成本大大降低。以一座3MW的數據中心來說,供電效率每提高1%,一年節省電費就超過100萬元。

綜上所述,鋰電池的儲能優勢在消費電子和電動汽車領域已經得到了很好的驗證。數據中心的高負載特性,運營成本以及可靠性需求,都給儲能式鋰電池UPS帶來了新的發展機遇。最關鍵的是,國家和行業在近些年來加大了對鋰電池UPS儲能電源市場的投入,無論是在技術層面還是產品層面都進步顯著。

可以預見,鋰電池在未來數據中心的發展過程當中必將一騎絕塵。

本文由西安華邁科技發表,轉載請注明出處
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