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信息時代的來臨,數據中心大規模的建設,計算機和大量通信設備飛速發展,不間斷電源系統作為滿足數據中心供電質量的核心部分被用戶重點關注。其中蓄電池又是整個供電系統中重要的組成之一,是整個供電系統的“后一道屏障”。但是目前數據中心備用電池普遍選用浮充備用型電池,電池容量與體積大、功率低、成本高、一致性差、壽命短,已成為制約綠色數據中心發展的一大障礙。
數據中心備電解決方案
一、數據中心高倍率電池的應用
數據中心用蓄電池同傳統通信類電池相比,更加側重于大倍率短時間放電,行業內數據中心產品主要圍繞備電時間由小時級向分鐘級發展,備電產品具有以下特點:
1
高功率
同倍率可以放出更多的容量,短時間功率性能更出色。15分鐘率可以放出50%以上的電量,相當于普通電池1小時率放出的電量。這類電池設計時,主要通過降低電池內阻、減小各環節壓降、減緩電池極化、提高活性物質利用率。其中電池內阻包括板柵內阻、鉛膏內阻、板柵與鉛膏的界面阻抗、隔膜電阻、電解液電阻等;電池極化與極板表面積、隔板厚度、極群極間距等因素相關;活性物質利用率與極板厚度、電解液濃度等因素有關。
2
高安全性
安全性是數據中心不容忽視的問題,整個供電系統要求蓄電池大電流充放電使用時,電池模塊不能過熱,不得出現端子過熱、塌陷和密封膠融化現象,電池內部連接件需經過驗證測試,確保滿足載流量要求。另外,一般蓄電池容易出現的殼體鼓脹、漏液等問題,該場景產品需有針對性解決措施應對,防止漏液現象,實現高安全性、高穩定性。
3
長壽命
普通蓄電池壽命短,失效過快,高倍率電池產品在板柵合金、鉛膏配方、高性能隔膜、高強度殼體材料、電池結構等方面技術手段優化,蓄電池設計壽命提升至15年以上。
4
高一致性
數據中心供電系統一般電壓等級均在240V以上,如此高的電壓需要多節蓄電池串聯來實現,高倍率電池的性能除了由設計因素決定外,還與制造過程一致性控制有較大關系,高倍率電池產品的自動化程度高于普通產品,各環節實現機械化、精細化生產,產品的各部件的精度得到大幅度的提升,產品的一致性可提高50%以上。
二、鋰電高壓直流系統的應用
隨著技術的不斷改進,鋰離子電池的安全性不斷提高,成本不斷的下降,可用性及經濟性不斷地增強,鋰離子電池備電系統正在迅速成為解決數據中心備電問題的常用方案,其特點包括:
1
智能化監控
BMS系統統一管理,實現智能化電池管理;
2
能量轉化率高
采用小容量系統即可滿足大電流放電需求;
3
節能減排
同樣的負載,該系統可有效降低系統容量配置;
4
安裝維護方便
采用并聯的接線方式,系統擴容方便,無需單獨建設電池房,與主設備接觸,節約綜合建設運營成本20%以上。
三、儲能+備電服務的應用
數據中心節能技術委員會數據顯示,2016年數據中心總耗電量超過1108億千瓦時,2017年達到1200～1300億千瓦時,這個數字超過了三峽大壩2017年全年發電量(976.05億千瓦時)和葛洲壩電廠發電量(2017年葛洲壩電廠發電量190.5億千瓦時)之和。IDC業務成本中,電費成本占到約50%,逐年折舊后依舊約占總成本的30%。降低運營電費是降低IDC年運營成本的關鍵。數據中心采用儲能+備電服務的運行方案,以數據中心用鉛炭電池組作為儲能電源,由單純地提供產品向提供儲能+備電服務轉變,實現了IDC領域的削峰填谷儲能應用,可以實現節能減排、降低企業電力生產費用的目的,開辟了一個穩健和更富有潛力的市場。
調峰系統每天完成1個充放電循環,即完成在低電價區蓄電池（電池充電)、高電價區放電的過程;可通過電價差實現盈利。
儲能+備電方式同傳統備電相比,初始投入略高。但從角度考慮,采用數據中心儲能+備電的方式,利用削峰填谷可實現壽命期內盈利的目的。儲能系統服務年限越長,經濟效益越可觀。
互聯網技術的應用與快速發展,云計算、云存儲、大數據等相關新型互聯網業務規模與日俱增,數據中心進入規模化建設階段。需要我們積極探索,發現不斷增長的能源新世界。本文分別介紹了數據中心高倍率鉛酸蓄性能特點、數據中心高壓直流鋰電的應用、數據中心儲能+備電的應用模式。基于以上產品具備的高倍率、高安全性、高一致性、長壽命、智能化集中監控、安裝維護方便、高性價比、節能減排,必將成為未來IDC、UPS系統后備電源的主要解決方案之一。