鋰離子電池用在智能手機和筆記本電腦等設(shè)備中是司空見慣的。但到目前為止,他們應(yīng)用在,人們認為這是不切實際的,而在電力部門的電力中斷時,采用鉛酸蓄電池的UPS供電系統(tǒng)一直是提供備用電源的標(biāo)準(zhǔn)選擇。
雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用鉛酸蓄電池,這并不意味著他們喜歡采用這樣的電池。因為鉛酸蓄電池需要定期維護,監(jiān)測和替換,否則容易失效。
Forsythe DataCenters公司在伊利諾伊州芝加哥西郊的艾爾克格羅夫村建設(shè)了數(shù)據(jù)中心,希望在保持IT設(shè)備在線方面開始一場革命。其數(shù)據(jù)中心的UPS供電系統(tǒng)采用了鋰離子電池,為數(shù)據(jù)中心提供不間斷的電源保障。
通常數(shù)據(jù)中心三年后更換鉛酸電池,五年時間將全部更換一次。 Forsythe公司數(shù)據(jù)中心開發(fā)總監(jiān)托馬斯?麥金尼表示。該公司的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用了艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司提供的UPS供電系統(tǒng),配備了鋰離子電池。 采用鋰離子電池,不可能因為一個單體電池失效而導(dǎo)致整組電池失效,因此,其失效的風(fēng)險是幾乎不存在的。
IT基礎(chǔ)設(shè)施集成商ForsytheDataCenters的數(shù)據(jù)中心開發(fā)總監(jiān)托馬斯?麥金尼在伊利諾伊州埃爾克格羅夫村的數(shù)據(jù)中心
采用鋰離子UPS的潛在效益
目前,UPS供電系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池主要的替代品是飛輪,一個將動能轉(zhuǎn)換成電能,并且當(dāng)電源中斷,通過旋轉(zhuǎn)的動能繼續(xù)提供電力。雖然飛輪UPS提供后備時間較短(約15-20秒),但其消除了對電池的需求。雅虎,Verizon公司、Terremark公司,以及Oracle公司都在使用飛輪UPS系統(tǒng)。因其運行時間比采用蓄電池的UPS系統(tǒng)時間更短,一些數(shù)據(jù)中心經(jīng)理對飛輪UPS仍持謹慎態(tài)度。
鋰離子電池系統(tǒng)可以提供另一種選擇。采用鋰離子電池的倡導(dǎo)者列舉了鉛酸電池的多重優(yōu)勢,其中包括更長的使用壽命,減少了重量和體積,以及更少的剛性冷卻要求。其使用主要阻力是電池成本:在功率水平和運行時間同等的條件下,目前鋰離子電源成本是閥控鉛酸(VRLA)蓄電池的2到3倍。
數(shù)據(jù)中心運營商對于引進新的技術(shù)也持謹慎態(tài)度,特別對關(guān)鍵任務(wù)齒提供電源保障的UPS系統(tǒng),在電力中斷時提供了臨時的電源,從而保持系統(tǒng)在線正常運行,直到緊急備用發(fā)電機可以啟動并承擔(dān)工作負荷。因此在采用新技術(shù)和新產(chǎn)品之前,數(shù)據(jù)中心的經(jīng)理們希望看到其在別人的數(shù)據(jù)中心有成功運行的先例。
Forsythe公司的數(shù)據(jù)中心部署的艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司提供的鋰離子UPS系統(tǒng)
這就是為什么Forsythe公司作為早期應(yīng)用者是很重要的原因,這為體現(xiàn)新UPS系統(tǒng)和鋰離子電池價值提供了一個工作環(huán)境。該公司此次應(yīng)用是艾默生旗下的Liebert鋰離子電池柜,為LiebertNX300kVAUPS系統(tǒng)提供后備電源,F(xiàn)orsythe公司在2015年年中開始采用,而目前該UPS產(chǎn)品已經(jīng)全面上市。
Forsythe公司到力于IT集成業(yè)務(wù)已有45年的時間,對鋰離子UPS系統(tǒng)的應(yīng)用采取了可靠的保障措施。Forsythe公司的數(shù)據(jù)中心采用了A和B雙電源回路,在A電源回路連接的UPS供電系統(tǒng)配備兩個鋰離子電池柜,而在B電源回路連接的UPS供電系統(tǒng)配備兩個VRLA蓄電池組。
Forsythe公司項目工程師凱文?威瑟爾表示,鋰離子電池組的重量和體積大約是同等容量的VRLA電池組的一半大小,鋰離子電池的工作壽命和性能特性遠勝于鉛酸蓄電池。
艾默生: 改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新
這個UPS領(lǐng)先廠商認為鋰離子電池將會提高UPS系統(tǒng)的電源保障水平。 鋰離子電池技術(shù)是數(shù)據(jù)中心存儲能量的一種改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新技術(shù)。 艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的北美電力產(chǎn)品部副總裁戴維?松尼爾說, 它在擁有總成本提供更多的效益,例如更長的工作壽命,這意味著更少的更換次數(shù),維護成本更低。更小的體積降低了使用空間的要求,并且沒有獨特的通風(fēng)要求,減少了建筑安裝工程費,使Forsythe公司本身以及自己的租戶節(jié)省了大量的成本。
目前,由于低成本和高可靠性,VRLA蓄電池在UPS儲能技術(shù)中仍然占主導(dǎo)地位。而鋰電池正成為客戶越來越多具吸引力的選擇。 施耐德電氣的電力系統(tǒng)安全副總裁佩德羅?羅布雷多說, 雖然鋰離子電池最初的成本仍然比鉛酸蓄電池成本更高,但在過去幾年,其價格差距已顯著減少。根據(jù)應(yīng)用的不同,鋰離子電池解決方案在其工作壽命期間,可以節(jié)省總擁有成本的10%到40%。
UPS電源并不是智能手機
雖然一些行業(yè)廠商積極推廣鋰離子電池的UPS系統(tǒng),并表明他們的效益,施耐德電氣公司指出,鋰離子電池也面臨挑戰(zhàn),也在轉(zhuǎn)型,其中包括尋找適用于這種電池的應(yīng)用。
UPS的要求與電動汽車的鋰離子電池是完全不同的。 施耐德電氣三相UPS市場戰(zhàn)略總監(jiān)帕特里克?布羅霍爾在博客表示, 汽車電池被設(shè)計用來儲存大量的能量,所以汽車在充電之前盡可能多地行駛里程。而UPS電池關(guān)注的并不是這么長的放電運行時間,而是需要在很短的時間內(nèi)提供大量的電能,通常只有幾分鐘,直到備份發(fā)電機啟動帶載。人們對于可以循環(huán)充放電上千次的性能并不感興趣,因為UPS電源只是偶爾應(yīng)用蓄電池組。相反,人們需要鋰電池組是高度可靠和安全的,并具有很長的工作壽命。
施耐德電氣:鋰離子電池正成為越來越多的客戶的選擇
施耐德電氣指出,僅在幾年前,鋰離子電池與鉛酸電池的成本差異要大得多,而鉛酸蓄電池技術(shù)成熟,不太可能有更顯著的進化的機會,而鋰離電子每一次技術(shù)進步,其成本都會顯著下降。 施耐德電氣的SymmetraMWUPS供電系統(tǒng),銀河7000,以及GalaxyVMUPS系統(tǒng)都采用了鋰離子電池。
Forsythe公司艾爾克格羅夫村的數(shù)據(jù)中心設(shè)施
鋰離子電池的設(shè)計考慮
鋰離子電池系統(tǒng)提供了其他幾個潛在的優(yōu)勢。鋰離子電池對溫度波動不太敏感,并且可以接受溫度的變化。這可以讓客戶減少他們的冷卻能力,以及占地面積。另外還提供了更多的選擇,其中包括在UPS的行級部署。
2U機架的功率6千瓦的機架包,其重量不到100*. Methode公司能源解決方案的總經(jīng)理埃米莉?斯托表示, 由于不采用大量冷卻能力,并增強電池部署,UPS可以提供更加靈活和簡單的電源運行的部署。
微軟公司采用分布式UPS
已經(jīng)使用這種方法的一家企業(yè)是微軟公司,它采用了分布式UPS,而不是配備集中式電池柜的UPS.微軟公司超大規(guī)模的解決方案被稱為局部能量存儲,并為每個服務(wù)器提供鋰離子電池,具體而言,采用的松下18650的鋰離子電池,這種電池廣泛應(yīng)用于手持式工具,大約是一節(jié)AA電池的大小。
微軟公司表示,采用這種方法,比采用傳統(tǒng)UPS降低了5倍成本,由于數(shù)據(jù)中心的電力鏈的簡化,相當(dāng)于大量商品供應(yīng)鏈提供了移動儲能。
雖然微軟公司可以使用商品化的鋰離子電池降低成本,但這是一個在獨特的位置設(shè)計和建立解決方案。對于數(shù)據(jù)中心運營商與供應(yīng)商提供的不間斷電源系統(tǒng),成本是一個不斷變化的問題。同時,F(xiàn)orsythe公司數(shù)據(jù)中心采用這種技術(shù)也為行業(yè)廠商提供了一個良好的借鑒。
我們希望成為早期采用者,因為我們相信從長遠來看這將更好。 麥金尼說。 如果我覺得可以擺脫所有的鉛酸蓄電池,我會立即去做。
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