为什么要用锂电?数据中心电池应用的挑战

2023-02-21      335 次浏览

为何要用锂电?数据中心锂离子电池应用的挑战。数据中心在我国的扩张速度可谓惊人,铅酸电池可以说是数据中心运维人员头痛又无奈的存在,此情况下,具有体积小,重量轻,密度高和易用性强等特点的锂离子电池则逐渐走上前台。锂离子电池性价比日趋上升。


为何要用锂电?


铅酸电池在通信行业领域数十年来长期占主导地位。但铅酸电池循环寿命短、占地大、对机房承重要求高,生产制程容易造成环境污染,各国的铅酸电池发展都趋于萎缩,我国铁塔已经明确不再招标铅酸电池。


锂电天然具有能量密度高、占地小、长循环寿命等铅酸不具备的优势。伴随着铅酸电池市场占有率快速下降,锂离子电池在全球的应用急剧新增,其中5G站点几乎全部被锂离子电池覆盖,数据中心的锂电应用在国外一些大型的ISP客户也在开始规模使用。可以预测未来3~5年时间,锂离子电池市场份额将接近或超过铅酸电池,锂离子电池未来占据市场主导已经是各领域的共识。


相比铅酸电池,采用锂离子电池的UPS能减少占用空间达50-80%,而使用寿命则长达15年以上。随着技术进步和国家对环保要求的提高,全国80%的中小规模铅酸蓄电池厂关闭,而铅酸电池的必备原材料铅,价格更是一路走高。虽然目前锂离子电池的价格仍然是铅酸电池的2倍左右,但考虑到技术优势以及全生命周期价值,锂离子电池的优势仍然十分明显。且两者的价差在未来会越来越小。


储能式锂离子电池UPS的效率高达98%,比传统在线式UPS高出5%~10%,这使得运营成本大大降低。以一座3MW的数据中心来说,供电效率每提高1%,一年节省电费就超过100万元。


随着锂离子电池的能量密度和安全性能的持续提升、成本的持续降低,锂电在通信领域、电力领域、动力汽车领域、数据中心等领域的需求越来越大,锂电正在向着成为新一代主流能源的方向稳步迈进。锂电相关于铅酸有者低承重要求、占地小、能量密度高、循环寿命长等天然优势,所以,未来随着锂离子电池成本进一步降低,锂离子电池在数据中心必将大量应用。


锂电时代已来。无论是安全性能,还是全生命周期的投资成本,锂电都已为数据中心领域的大规模商用做好了充足的准备。


数据中心锂离子电池应用的挑战


UPS作为数据中心供电稳定的最后防线,却因为锂电成本暂时偏高,大部分还在使用铅酸电池。数据中心锂离子电池大量应用除了要解决可靠性及成本问题,事实上,用户在应用锂离子电池时还存在诸多问题,这些问题也将成为未来锂电大量应用的关键考量。


挑战1:多柜并柜均流问题,多柜并联放电,因电芯内阻、容量等不一致、配电的差异等导致的柜间放电不均流,尤其是在短时大电流放电时,造成电池柜逐个过流保护。


挑战2:新旧电池柜在线扩容问题,锂电系统在应用过程中,无法防止部分失效率的问题;或者因负载增大而扩容的需求;就会有新旧电池柜并联使用的场景。新旧电池柜混用因内阻、容量的不一致,会导致严重偏流,甚至导致单电池柜过流断开。


挑战3:电芯串联均压问题,单组电池内电芯内阻容量等不一致,导致单电芯充电过压,使得整个电池系统无法充满电。


挑战4:故障维护问题,单串锂离子电池组内某个电池模块故障,引起整组锂离子电池无法正常工作,如何快速维护更换。


挑战5:消防问题,当锂离子电池入列微模块数据机房,假如锂电柜内发生火灾,如何将火灾控制在机柜内部,不扩散到周边ICT设备?


数据中心使用锂离子电池的优势


1.循环次数可达5000次,使用寿命长;


2.磷酸铁锂高稳定电芯,热失控不起火;


3.智能均压控制,单模块故障可正常运行;


4.三层BMS系统,层层保障锂离子电池可靠性;


5.能量密度高,相对铅酸节省70%占地面积;


6.智能锂离子电池管理系统,节省80%日常运维成本。


总结:在不久的将来,锂电的成本优势会愈发明显,锂电必将在数据中心大规模应用。未来3~5年锂离子电池市场份额将接近或超过铅酸电池,成为供电市场的主流。

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