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锂离子电池开启数据中心应用新领域

2016/10/27 13:27:47   电源在线网
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    在电力部门的电力中断时,采用铅酸蓄电池的UPS供电系统一直是提供备用电源的标准选择。近期,Forsythe DataCenters公司在伊利诺伊州芝加哥西郊的艾尔克格罗夫村建设了数据中心,其数据中心的UPS供电系统采用了锂离子电池,为数据中心提供不间断的电源保障。

    “通常数据中心三年后更换铅酸电池,五年时间将全部更换一次。”Forsythe公司数据中心开发总监托马斯·麦金尼表示。该公司的数据中心供电系统采用了艾默生网络能源公司提供的UPS供电系统,配备了锂离子电池。“采用锂离子电池,不可能因为一个单体电池失效而导致整组电池失效,因此,其失效的风险是几乎不存在的。”

    锂离子UPS发展潜力大

    目前,UPS供电系统中的铅酸蓄电池主要的替代品是飞轮,一个将动能转换成电能,并且当电源中断,通过旋转的动能继续提供电力。虽然飞轮UPS提供后备时间较短(约15-20秒),但其消除了对电池的需求。雅虎,Verizon公司、Terremark公司,以及Oracle公司都在使用飞轮UPS系统。因其运行时间比采用蓄电池的UPS系统时间更短,一些数据中心经理对飞轮UPS仍持谨慎态度。

    锂离子电池系统可以提供另一种选择。采用锂离子的多重优势包括:更长的使用寿命,减少了重量和体积,以及更少的刚性冷却要求。其使用主要阻力是电池成本:在功率水平和运行时间同等的条件下,目前锂离子电源成本是阀控铅酸(VRLA)蓄电池的2到3倍。

    数据中心运营商对于引进新的技术也持谨慎态度,特别对关键任务齿提供电源保障的UPS系统。

    Forsythe公司致力于IT集成业务已有45年的时间,对锂离子UPS系统的应用采取了可靠的保障措施。Forsythe公司的数据中心采用了A和B双电源回路,在A电源回路连接的UPS供电系统配备两个锂离子电池柜,而在B电源回路连接的UPS供电系统配备两个VRLA蓄电池组。

    Forsythe公司项目工程师凯文·威瑟尔表示,锂离子电池组的重量和体积大约是同等容量的VRLA电池组的一半大小,锂离子电池的工作寿命和性能特性远胜于铅酸蓄电池。

    “目前,由于低成本和高可靠性,VRLA蓄电池在UPS储能技术中仍然占主导地位。而锂电池正成为客户越来越多具吸引力的选择。”施耐德电气的电力系统安全副总裁佩德罗·罗布雷多说,“虽然锂离子电池最初的成本仍然比铅酸蓄电池成本更高,但在过去几年,其价格差距已显著减少。根据应用的不同,锂离子电池解决方案在其工作寿命期间,可以节省总拥有成本的10%到40%。”

    施耐德电气的Symmetra MW UPS供电系统,银河7000,以及Galaxy VM UPS系统都采用了锂离子电池。“UPS的要求与电动汽车的锂离子电池是完全不同的。”施耐德电气三相UPS市场战略总监帕特里克·布罗霍尔在博客表示,“汽车电池被设计用来储存大量的能量,所以汽车在充电之前尽可能多地行驶里程。而UPS电池关注的并不是这么长的放电运行时间,而是需要在很短的时间内提供大量的电能,通常只有几分钟,直到备份发电机启动带载。人们对于可以循环充放电上千次的性能并不感兴趣,因为UPS电源只是偶尔应用蓄电池组。相反,人们需要锂电池组是高度可靠和安全的,并具有很长的工作寿命。”

    锂离子电池的设计考虑

    锂离子电池系统提供了其他几个潜在的优势。锂离子电池对温度波动不太敏感,并且可以接受温度的变化。这可以让客户减少他们的冷却能力,以及占地面积。另外还提供了更多的选择,其中包括在UPS的行级部署。

    “2U机架的功率6kW的机架包,其重量不到100磅。”Methode公司能源解决方案的总经理埃米莉·斯托表示,“由于不采用大量冷却能力,并增强电池部署,UPS可以提供更加灵活和简单的电源运行的部署。”

    微软公司采用分布式UPS

    已经使用这种方法的一家企业是微软公司,它采用了分布式UPS,而不是配备集中式电池柜的UPS。微软公司超大规模的解决方案被称为局部能量存储,并为每个服务器提供锂离子电池,具体而言,采用的松下18650的锂离子电池,这种电池广泛应用于手持式工具,大约是一节AA电池的大小。

    微软公司表示,采用这种方法,比采用传统UPS降低了5倍成本,由于数据中心的电力链的简化,相当于大量商品供应链提供了移动储能。

    虽然微软公司可以使用商品化的锂离子电池降低成本,但这是一个在独特的位置设计和建立解决方案。对于数据中心运营商与供应商提供的不间断电源系统,成本是一个不断变化的问题。同时,Forsythe公司数据中心采用这种技术也为行业厂商提供了一个良好的借鉴。

    “我们希望成为早期采用者,因为我们相信从长远来看这将更好。”麦金尼说。“如果我觉得可以摆脱所有的铅酸蓄电池,我会立即去做。”<

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