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)濟的發(fā)展。而且，隨著這些變化，電力需求也在不斷發(fā)展進步。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)展的一個主要瓶頸，因為很久以來電池的能量密度很難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，所有的負載安危都寄托在電池的可靠性上，但實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)30%以上的數(shù)據(jù)中心負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令人頭疼卻又不得不面對的事實。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；使用時既不能快速充電還不能快速放電；需要獨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，UPS配套蓄電池很少有真正發(fā)揮放電作用的時候。但卻依然需要服務(wù)工程師定期維護和充放電以激活其性能。為了能夠了解蓄電池這個“黑盒子”的真實性能，有些客戶還專門配置了在線監(jiān)測裝置，以便實時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)鍵時刻能發(fā)揮作用，但是我們?yōu)榇烁冻龅拇鷥r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，鉛價成本的逐年上漲也使得鉛酸電池成品價格水漲船高。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，因為這場儲能技術(shù)的革命給整個鉛酸電池行業(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，可能會在任何時候都會潛在的故障。這些傳統(tǒng)蓄電池的維護費用高，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，選擇7個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3.2V單體進行監(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48V鋰電池模塊進行監(jiān)測和管理；上層為系統(tǒng)BMS，綜合處理底層7個BMS單元的監(jiān)測信息和管理要求，同時與336V直流電源監(jiān)控模塊進行通信，來實現(xiàn)對336V鋰電池組內(nèi)部電芯進行管理，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。