储能锂电池组在大型数据中心的供电方案

来源：存能电气  日期：2019-06-05 16:51  浏览量：次

　　储能锂电池组在大型数据中心的供电方案。如今，数据中心技术发生不断的演变。冷却技术，机房空间，以及带宽要求正在改变，以支持不断变化的用例和数字经济的发展。而且，随着这些变化，电力需求也在不断发展进步。今天就介绍一下储能锂电池组在大型数据中心的供电方案。

　　锂电池组的发展历史及其在数据中心的地位

　　当今IT行业的发展可谓日新月异，但储能电池却成了所有IT设备发展的一个主要瓶颈，因为很久以来电池的能量密度很难像芯片的摩尔定律一样定期升级翻倍。在数据中心，我们采用大量的铅酸免维护电池作为UPS备用储能，作为数据中心供电的最后一道防线，所有的负载安危都寄托在电池的可靠性上，但实际应用中我们发现30%以上的数据中心负载掉电是由于电池失效引起的。

　　自从1859年法国人普兰特发明铅酸电池以来，铅酸电池技术发展非常缓慢，基本上没有大的突破。对于所有数据中心管理人员来说，铅酸电池始终是一个令人头疼却又不得不面对的事实。它对应用场景的要求很苛刻：环境温度既不能过低也不能过高；电池既怕经常放电又怕总不放电；使用时既不能快速充电还不能快速放电；需要独立的电池房间以避免酸雾侵蚀其它设备，电池占地空间巨大，楼板承重要求极高。

　　随着市电供电环境的日趋改善，以及数据中心供电系统的高度冗余化设计，UPS配套蓄电池很少有真正发挥放电作用的时候。但却依然需要服务工程师定期维护和充放电以激活其性能。为了能够了解蓄电池这个“黑盒子”的真实性能，有些客户还专门配置了在线监测装置，以便实时了解每一只蓄电池的状态。所有这些措施都是为了让蓄电池在关键时刻能发挥作用，但是我们为此付出的代价似乎太大了。

　　最近10年，以锂电池组为代表的新型储能电池已经在消费电子领域占据90%以上市场。而伴随着电动汽车行业的高速发展，今天的锂电池成本已经比5年前下降了70%。另一方面，自2016年以来席卷中国的环保风暴，已经使全国近80%的中小规模铅酸蓄电池工厂关闭，铅价成本的逐年上涨也使得铅酸电池成品价格水涨船高。这种此消彼长的趋势已经逼迫大多数铅酸电池工厂部分转型生产锂电池，因为这场储能技术的革命给整个铅酸电池行业带来的压力是致命的，不转型就会被淘汰。

　　应对传统蓄电池的挑战

　　传统的铅酸电池通常被认为是数据中心电源链中的“薄弱环节”。为现代化数据中心设施提供后备电源的传统蓄电池，可能会在任何时候都会潜在的故障。这些传统蓄电池的维护费用高，重量大，需要定期更换。虽然采用监控，管理和服务创新等技术和措施，但也增加了成本。

　　因此，数据中心管理人员必须考虑采用更好的电池技术来帮助他们克服当今数据中心设施面临的一些挑战。因此，性能更好的电池将会得到更广泛的应用。

　　这种蓄电池所提供的好处包括：

　　●更好的电池可靠性

　　●重量较轻

　　●更加容易更换

　　●尺寸较小

　　●更长的生命周期

　　●适应较高的温度

　　●更长的保质期

　　锂电池在通信行业应用方案

　　目前，在通信行业，锂电池产品主要以48V电池模块形式出现的，当与336V直流电源配合使用时，选择7个48V锂电池模块串联成336V锂电池组使用。由于锂电池必须使用BMS且需要对每个3.2V单体进行监测和控制，以保证电池的一致性，但单一BMS管理100只以上的单体电池难度也很大。

　　针对此问题，我们提出了336V锂电池组双层管理模式，底层为单元BMS，对单个48V锂电池模块进行监测和管理；上层为系统BMS，综合处理底层7个BMS单元的监测信息和管理要求，同时与336V直流电源监控模块进行通信，来实现对336V锂电池组内部电芯进行管理，确保电池充放电的安全。

　　随着全球锂电池行业继续扩大规模并削减成本，人们可能会看到这种解决方案将成为确保数据中心电力可靠性的主要方法，并取代铅酸电池。