儲能鋰電池組在大型數(shù)據(jù)中心的供電方案

來源：存能電氣  日期：2019-06-05 16:51  瀏覽量：次

　　儲能鋰電池組在大型數(shù)據(jù)中心的供電方案。如今，數(shù)據(jù)中心技術(shù)發(fā)生不斷的演變。冷卻技術(shù)，機(jī)房空間，以及帶寬要求正在改變，以支持不斷變化的用例和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而且，隨著這些變化，電力需求也在不斷發(fā)展進(jìn)步。今天就介紹一下儲能鋰電池組在大型數(shù)據(jù)中心的供電方案。

　　鋰電池組的發(fā)展歷史及其在數(shù)據(jù)中心的地位

　　當(dāng)今IT行業(yè)的發(fā)展可謂日新月異，但儲能電池卻成了所有IT設(shè)備發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸，因?yàn)楹芫靡詠黼姵氐哪芰棵芏群茈y像芯片的摩爾定律一樣定期升級翻倍。在數(shù)據(jù)中心，我們采用大量的鉛酸免維護(hù)電池作為UPS備用儲能，作為數(shù)據(jù)中心供電的最后一道防線，所有的負(fù)載安危都寄托在電池的可靠性上，但實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)30%以上的數(shù)據(jù)中心負(fù)載掉電是由于電池失效引起的。

　　自從1859年法國人普蘭特發(fā)明鉛酸電池以來，鉛酸電池技術(shù)發(fā)展非常緩慢，基本上沒有大的突破。對于所有數(shù)據(jù)中心管理人員來說，鉛酸電池始終是一個(gè)令人頭疼卻又不得不面對的事實(shí)。它對應(yīng)用場景的要求很苛刻：環(huán)境溫度既不能過低也不能過高；電池既怕經(jīng)常放電又怕總不放電；使用時(shí)既不能快速充電還不能快速放電；需要獨(dú)立的電池房間以避免酸霧侵蝕其它設(shè)備，電池占地空間巨大，樓板承重要求極高。

　　隨著市電供電環(huán)境的日趨改善，以及數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的高度冗余化設(shè)計(jì)，UPS配套蓄電池很少有真正發(fā)揮放電作用的時(shí)候。但卻依然需要服務(wù)工程師定期維護(hù)和充放電以激活其性能。為了能夠了解蓄電池這個(gè)“黑盒子”的真實(shí)性能，有些客戶還專門配置了在線監(jiān)測裝置，以便實(shí)時(shí)了解每一只蓄電池的狀態(tài)。所有這些措施都是為了讓蓄電池在關(guān)鍵時(shí)刻能發(fā)揮作用，但是我們?yōu)榇烁冻龅拇鷥r(jià)似乎太大了。

　　最近10年，以鋰電池組為代表的新型儲能電池已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域占據(jù)90%以上市場。而伴隨著電動汽車行業(yè)的高速發(fā)展，今天的鋰電池成本已經(jīng)比5年前下降了70%。另一方面，自2016年以來席卷中國的環(huán)保風(fēng)暴，已經(jīng)使全國近80%的中小規(guī)模鉛酸蓄電池工廠關(guān)閉，鉛價(jià)成本的逐年上漲也使得鉛酸電池成品價(jià)格水漲船高。這種此消彼長的趨勢已經(jīng)逼迫大多數(shù)鉛酸電池工廠部分轉(zhuǎn)型生產(chǎn)鋰電池，因?yàn)檫@場儲能技術(shù)的革命給整個(gè)鉛酸電池行業(yè)帶來的壓力是致命的，不轉(zhuǎn)型就會被淘汰。

　　應(yīng)對傳統(tǒng)蓄電池的挑戰(zhàn)

　　傳統(tǒng)的鉛酸電池通常被認(rèn)為是數(shù)據(jù)中心電源鏈中的“薄弱環(huán)節(jié)”。為現(xiàn)代化數(shù)據(jù)中心設(shè)施提供后備電源的傳統(tǒng)蓄電池，可能會在任何時(shí)候都會潛在的故障。這些傳統(tǒng)蓄電池的維護(hù)費(fèi)用高，重量大，需要定期更換。雖然采用監(jiān)控，管理和服務(wù)創(chuàng)新等技術(shù)和措施，但也增加了成本。

　　因此，數(shù)據(jù)中心管理人員必須考慮采用更好的電池技術(shù)來幫助他們克服當(dāng)今數(shù)據(jù)中心設(shè)施面臨的一些挑戰(zhàn)。因此，性能更好的電池將會得到更廣泛的應(yīng)用。

　　這種蓄電池所提供的好處包括：

　　●更好的電池可靠性

　　●重量較輕

　　●更加容易更換

　　●尺寸較小

　　●更長的生命周期

　　●適應(yīng)較高的溫度

　　●更長的保質(zhì)期

　　鋰電池在通信行業(yè)應(yīng)用方案

　　目前，在通信行業(yè)，鋰電池產(chǎn)品主要以48V電池模塊形式出現(xiàn)的，當(dāng)與336V直流電源配合使用時(shí)，選擇7個(gè)48V鋰電池模塊串聯(lián)成336V鋰電池組使用。由于鋰電池必須使用BMS且需要對每個(gè)3.2V單體進(jìn)行監(jiān)測和控制，以保證電池的一致性，但單一BMS管理100只以上的單體電池難度也很大。

　　針對此問題，我們提出了336V鋰電池組雙層管理模式，底層為單元BMS，對單個(gè)48V鋰電池模塊進(jìn)行監(jiān)測和管理；上層為系統(tǒng)BMS，綜合處理底層7個(gè)BMS單元的監(jiān)測信息和管理要求，同時(shí)與336V直流電源監(jiān)控模塊進(jìn)行通信，來實(shí)現(xiàn)對336V鋰電池組內(nèi)部電芯進(jìn)行管理，確保電池充放電的安全。

　　隨著全球鋰電池行業(yè)繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模并削減成本，人們可能會看到這種解決方案將成為確保數(shù)據(jù)中心電力可靠性的主要方法，并取代鉛酸電池。