信息時(shí)代的來臨,數(shù)據(jù)中心大規(guī)模的建設(shè),計(jì)算機(jī)和大量通信設(shè)備飛速發(fā)展,不間斷電源系統(tǒng)作為滿足數(shù)據(jù)中心供電質(zhì)量的核心部分被用戶重點(diǎn)關(guān)注。其中蓄電池又是整個(gè)供電系統(tǒng)中重要的組成之一,是整個(gè)供電系統(tǒng)的“后一道屏障”。但是目前數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心發(fā)展的一大障礙。
數(shù)據(jù)中心備電解決方案
一、數(shù)據(jù)中心高倍率電池的應(yīng)用
數(shù)據(jù)中心用蓄電池同傳統(tǒng)通信類電池相比,更加側(cè)重于大倍率短時(shí)間放電,行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品主要圍繞備電時(shí)間由小時(shí)級(jí)向分鐘級(jí)發(fā)展,備電產(chǎn)品具有以下特點(diǎn):
1
高功率
同倍率可以放出更多的容量,短時(shí)間功率性能更出色。15分鐘率可以放出50%以上的電量,相當(dāng)于普通電池1小時(shí)率放出的電量。這類電池設(shè)計(jì)時(shí),主要通過降低電池內(nèi)阻、減小各環(huán)節(jié)壓降、減緩電池極化、提高活性物質(zhì)利用率。其中電池內(nèi)阻包括板柵內(nèi)阻、鉛膏內(nèi)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(guān);活性物質(zhì)利用率與極板厚度、電解液濃度等因素有關(guān)。
2
高安全性
安全性是數(shù)據(jù)中心不容忽視的問題,整個(gè)供電系統(tǒng)要求蓄電池大電流充放電使用時(shí),電池模塊不能過熱,不得出現(xiàn)端子過熱、塌陷和密封膠融化現(xiàn)象,電池內(nèi)部連接件需經(jīng)過驗(yàn)證測試,確保滿足載流量要求。另外,一般蓄電池容易出現(xiàn)的殼體鼓脹、漏液等問題,該場景產(chǎn)品需有針對(duì)性解決措施應(yīng)對(duì),防止漏液現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)高安全性、高穩(wěn)定性。
3
長壽命
普通蓄電池壽命短,失效過快,高倍率電池產(chǎn)品在板柵合金、鉛膏配方、高性能隔膜、高強(qiáng)度殼體材料、電池結(jié)構(gòu)等方面技術(shù)手段優(yōu)化,蓄電池設(shè)計(jì)壽命提升至15年以上。
4
高一致性
數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)一般電壓等級(jí)均在240V以上,如此高的電壓需要多節(jié)蓄電池串聯(lián)來實(shí)現(xiàn),高倍率電池的性能除了由設(shè)計(jì)因素決定外,還與制造過程一致性控制有較大關(guān)系,高倍率電池產(chǎn)品的自動(dòng)化程度高于普通產(chǎn)品,各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、精細(xì)化生產(chǎn),產(chǎn)品的各部件的精度得到大幅度的提升,產(chǎn)品的一致性可提高50%以上。
二、鋰電高壓直流系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著技術(shù)的不斷改進(jìn),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(jīng)濟(jì)性不斷地增強(qiáng),鋰離子電池備電系統(tǒng)正在迅速成為解決數(shù)據(jù)中心備電問題的常用方案,其特點(diǎn)包括:
1
智能化監(jiān)控
BMS系統(tǒng)統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)智能化電池管理;
2
能量轉(zhuǎn)化率高
采用小容量系統(tǒng)即可滿足大電流放電需求;
3
節(jié)能減排
同樣的負(fù)載,該系統(tǒng)可有效降低系統(tǒng)容量配置;
4
安裝維護(hù)方便
采用并聯(lián)的接線方式,系統(tǒng)擴(kuò)容方便,無需單獨(dú)建設(shè)電池房,與主設(shè)備接觸,節(jié)約綜合建設(shè)運(yùn)營成本20%以上。
三、儲(chǔ)能+備電服務(wù)的應(yīng)用
中國數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)委員會(huì)數(shù)據(jù)顯示,2016年中國數(shù)據(jù)中心總耗電量超過1108億千瓦時(shí),2017年達(dá)到1200～1300億千瓦時(shí),這個(gè)數(shù)字超過了三峽大壩2017年全年發(fā)電量(976.05億千瓦時(shí))和葛洲壩電廠發(fā)電量(2017年葛洲壩電廠發(fā)電量190.5億千瓦時(shí))之和。IDC業(yè)務(wù)成本中,電費(fèi)成本占到約50%,逐年折舊后依舊約占總成本的30%。降低運(yùn)營電費(fèi)是降低IDC年運(yùn)營成本的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)中心采用儲(chǔ)能+備電服務(wù)的運(yùn)行方案,以數(shù)據(jù)中心用鉛炭電池組作為儲(chǔ)能電源,由單純地提供產(chǎn)品向提供儲(chǔ)能+備電服務(wù)轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)了IDC領(lǐng)域的削峰填谷儲(chǔ)能應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降低企業(yè)電力生產(chǎn)費(fèi)用的目的,開辟了一個(gè)穩(wěn)健和更富有潛力的市場。
調(diào)峰系統(tǒng)每天完成1個(gè)充放電循環(huán),即完成在低電價(jià)區(qū)蓄電池（電池充電)、高電價(jià)區(qū)放電的過程;可通過電價(jià)差實(shí)現(xiàn)盈利。
儲(chǔ)能+備電方式同傳統(tǒng)備電相比,初始投入略高。但從角度考慮,采用數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能+備電的方式,利用削峰填谷可實(shí)現(xiàn)壽命期內(nèi)盈利的目的。儲(chǔ)能系統(tǒng)服務(wù)年限越長,經(jīng)濟(jì)效益越可觀。
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與快速發(fā)展,云計(jì)算、云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)等相關(guān)新型互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模與日俱增,數(shù)據(jù)中心進(jìn)入規(guī)模化建設(shè)階段。需要我們積極探索,發(fā)現(xiàn)不斷增長的能源新世界。本文分別介紹了數(shù)據(jù)中心高倍率鉛酸蓄性能特點(diǎn)、數(shù)據(jù)中心高壓直流鋰電的應(yīng)用、數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能+備電的應(yīng)用模式。基于以上產(chǎn)品具備的高倍率、高安全性、高一致性、長壽命、智能化集中監(jiān)控、安裝維護(hù)方便、高性價(jià)比、節(jié)能減排,必將成為未來IDC、UPS系統(tǒng)后備電源的主要解決方案之一。