如何为数据中心机房选择合适的UPS蓄电池

来源：存能电气  日期：2019-03-29 09:04  浏览量：次

　　如何为数据中心机房选择合适的UPS蓄电池？很多的UPS供电系统仍在使用传统的铅酸蓄电池，其性能几十年来几乎没有什么大的改变。存能电气认为数据中心供电系统采用锂电池将成为一种趋势。相比传统的铅酸蓄电池，采用新型锂电池储能技术能更好的得到研究进展，因此UPS将会采用这种更好的储能技术。

　　如何为数据中心机房选择合适的UPS蓄电池？

　　对于数据中心运营商来说，并没有一个“最佳”的蓄电池技术。每种UPS电池都有自己的优点和缺点，而运营商应该选择根据自己的要求选择最适合的UPS蓄电池产品。UPS电池以及以它为核心的整个供电系统，是满足数据中心供电质量的最核心部分，如果供电系统因自身原因或自然灾害，造成电压不稳定、供电瞬时或长期中断，都会造成信息系统宕机。而蓄电池又是整个系统中最重要的组成之一，是确保整个供电系统稳定运行的“最后一道屏障”。

　　⒈铅酸蓄电池

　　如今，铅酸蓄电池仍然很受欢迎，因为它们在可靠性方面有着久经考验的记录。对于大规模应用来说，它们是最经济的选择，具有出色的性能和效率、内部阻抗低，对不当处理的耐受性高，采购成本高。铅酸蓄电池使用的电解液包括水和硫酸，以及由海绵铅（负极）和氧化铅（阳极）组成的极板。主要的铅酸蓄电池类型是阀控铅酸电池，也称为“密封”或“免维护”蓄电池。

　　阀控铅酸电池是密封的，但有一个阀门，可以将内部积聚的气体排放到大气中。通常不需要直接维护，不需要加水，因为充电过程中释放的氢气会在内部与氧气重新结合形成水。市场上主要有两种阀控铅酸电池，其区别在于电解质混合物：玻璃微纤维隔板电池的电解质保持在高度多孔的微纤维玻璃隔板中；而凝胶电池的电解质凝胶由硫酸和二氧化硅的混合物组成。

　　UPS电池通常使用AGM类型的密封阀控铅酸电池，因为它具有较低的内阻，较高的比功率和效率，较低的自放电率和较低的采购成本。玻璃微纤维隔板电池的充电速度更快，可以提供短时间的大电流。

　　富液式铅酸蓄电池的极板浸没在酸性电解质中。由没有密封，因此在运行过程中产生的氢气会直接排放到环境中，其通风系统必须比密封阀控铅酸电池更强大。在大多数情况下，UPS电池组容纳在专用房间中。富液式铅酸蓄电池必须保持直立操作，并且需要人工加满水位。

　　与密封阀控铅酸电池相比，它们具有更长的使用寿命和更高的可靠性。铅酸蓄电池电池室必须保持在合理恒定的温度（20-25°C），以避免缩短使用寿命，甚至造成损坏。

　　⒉锂离子电池

　　在锂离子电池中，“阴极”通常是一种金属氧化物，而阳极通常是多孔碳石墨。两者都浸在由锂盐和有机溶剂制成的液体电解质中。

　　在数据中心环境中，锂离子电池正成为越来越具有吸引力为替代铅酸蓄电池的方案，其中电源可用性绝对是最为优先考虑的因素，锂电池提供比铅酸蓄电池解决方案更高的可靠性。不仅每块单独的电池本身更安全和稳定，而且每个电池模块都有一个电子控制器，可以持续检查电池是否有任何性能变化迹象。

　　每块电池的温度、电流、电压和充电状态均在机柜级别进行监控，可以清楚地了解当前电池状态，并预测未来的运行时间和性能。锂离子电池可以比铅酸蓄电池更快地充电，提供比铅酸电池更多的放电/再充电循环，并提供更高的功率密度和效率，尤其是在高放电率下。这消除了电池的过度使用，同时减少了电池安装所需的空间。虽然铅酸电池初始购买价格较低，但锂离子电池的使用寿命至少是规格相同的铅酸电池的两倍，因此降低了整体投资成本。也降低了与电池拆卸和更换相关的人工成本。锂电池产生的废热更少，从而降低了冷却成本，并减少了碳足迹。

　　大型数据中心机房铅蓄电池的应用痛点

　　痛点一：铅酸蓄电池占地面积大

　　据不完全统计，目前规划设计的大型数据中心电池间面积约占总建筑面积的3%~10%。若采用铅酸蓄电池，大型数据中心的建筑面积越大，所需电池的占地面积也越大。但是对于很多在建的IDC项目而言，机房面积是有限的。且数据中心大多希望能够尽可能多地提高机柜数量，减小技术设施的占地。铅酸蓄电池的占地面积大，已成为大型数据中心最大的痛点。

　　痛点二：电池监测系统不完善

　　目前很多机房电池监测系统不完善，监测设备简陋甚至没有，存在很大的安全隐患。如果电池故障引起UPS系统宕机，关键业务宕机，将造成很大的经济损失，有时甚至是政治影响。行业机构调查显示：金融行业的数据中心宕机一小时的经济损失为1,495,134美元，通讯行业的数据中心每宕机一小时的经济损失为2,066,245美元。

　　痛点三：铅酸蓄电池寿命短并需定期维护

　　铅酸蓄电池寿命普遍在5~6年，如何更好地与数据中心生命周期匹配，从而降低总应用成本，也是数据中心机房使用铅酸蓄电池在应用时的痛点之一。

　　实践证明，致使UPS铅酸蓄电池组使用寿命缩短的因素主要有：蓄电池个体间质量和性能的一致性差异较大，使蓄电池组整体质量和性能难以保证；蓄电池组使用环境温度变化大；蓄电池组经常深度放电且放电后没有及时进行充电。UPS的故障有50%以上是因为蓄电池组故障或对蓄电池维护不当造成的。

　　痛点四：蓄电池对环境要求较高

　　目前，铅酸蓄电池对于环境温度的要求较高，其最佳工作温度为20~25℃。有关资料显示，当环境温度为25℃时，温度每升高6-10℃，阀控蓄电池的寿命将缩短一半，电池循环寿命也将缩短。当环境温度降低时，电池可用容量降低。所以提高蓄电池对环境的耐受性，也成为目前的所需要攻克的难题。

　　数据中心选用锂电池还是铅酸蓄电池好？

　　在数据中心机房中，UPS电池在处于部分电网质量差的应用场景时会频繁充放电，造成损耗。因此需要电池具有超长循环次数。铅酸蓄电池循环次数一般为600次，而锂电池循环次数可达3000次，大幅领先。

　　相比锂电，铅酸蓄电池频繁充放电会造成活性物质软化等反应，导致膨胀等故障。为降低故障，需投入大量人力，进行日常/专业检测维护。

　　在800kW负载、15min备电时间情况下，铅酸电占地11.2㎡，锂电池只占3.06㎡。

　　当今，市面上越来越多的UPS电池设备选择锂电，对行业而言，这已是不可逆的大趋势。锂电在寿命、可靠性等多项指标上表现出色，日后势必将为守护数据中心和机房贡献更优异稳定的能量。锂电池就是一颗超级新星，其凭借着安全，重量轻，使用寿命长，充放电完全，维护成本低，无记忆效应等特性迅速的占领了市场，并在逐步取代传统铅酸蓄电池。

　　实践证明，安全、绿色、高性能,全新UPS锂电池数据中心时代即将到来!