如何為數(shù)據(jù)中心機(jī)房選擇合適的UPS蓄電池

來源：存能電氣  日期：2019-03-29 09:04  瀏覽量：次

　　如何為數(shù)據(jù)中心機(jī)房選擇合適的UPS蓄電池？很多的UPS供電系統(tǒng)仍在使用傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，其性能幾十年來幾乎沒有什么大的改變。存能電氣認(rèn)為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用鋰電池將成為一種趨勢。相比傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，采用新型鋰電池儲能技術(shù)能更好的得到研究進(jìn)展，因此UPS將會采用這種更好的儲能技術(shù)。

　　如何為數(shù)據(jù)中心機(jī)房選擇合適的UPS蓄電池？

　　對于數(shù)據(jù)中心運營商來說，并沒有一個“最佳”的蓄電池技術(shù)。每種UPS電池都有自己的優(yōu)點和缺點，而運營商應(yīng)該選擇根據(jù)自己的要求選擇最適合的UPS蓄電池產(chǎn)品。UPS電池以及以它為核心的整個供電系統(tǒng)，是滿足數(shù)據(jù)中心供電質(zhì)量的最核心部分，如果供電系統(tǒng)因自身原因或自然災(zāi)害，造成電壓不穩(wěn)定、供電瞬時或長期中斷，都會造成信息系統(tǒng)宕機(jī)。而蓄電池又是整個系統(tǒng)中最重要的組成之一，是確保整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的“最后一道屏障”。

　　⒈鉛酸蓄電池

　　如今，鉛酸蓄電池仍然很受歡迎，因為它們在可靠性方面有著久經(jīng)考驗的記錄。對于大規(guī)模應(yīng)用來說，它們是最經(jīng)濟(jì)的選擇，具有出色的性能和效率、內(nèi)部阻抗低，對不當(dāng)處理的耐受性高，采購成本高。鉛酸蓄電池使用的電解液包括水和硫酸，以及由海綿鉛（負(fù)極）和氧化鉛（陽極）組成的極板。主要的鉛酸蓄電池類型是閥控鉛酸電池，也稱為“密封”或“免維護(hù)”蓄電池。

　　閥控鉛酸電池是密封的，但有一個閥門，可以將內(nèi)部積聚的氣體排放到大氣中。通常不需要直接維護(hù)，不需要加水，因為充電過程中釋放的氫氣會在內(nèi)部與氧氣重新結(jié)合形成水。市場上主要有兩種閥控鉛酸電池，其區(qū)別在于電解質(zhì)混合物：玻璃微纖維隔板電池的電解質(zhì)保持在高度多孔的微纖維玻璃隔板中；而凝膠電池的電解質(zhì)凝膠由硫酸和二氧化硅的混合物組成。

　　UPS電池通常使用AGM類型的密封閥控鉛酸電池，因為它具有較低的內(nèi)阻，較高的比功率和效率，較低的自放電率和較低的采購成本。玻璃微纖維隔板電池的充電速度更快，可以提供短時間的大電流。

　　富液式鉛酸蓄電池的極板浸沒在酸性電解質(zhì)中。由沒有密封，因此在運行過程中產(chǎn)生的氫氣會直接排放到環(huán)境中，其通風(fēng)系統(tǒng)必須比密封閥控鉛酸電池更強(qiáng)大。在大多數(shù)情況下，UPS電池組容納在專用房間中。富液式鉛酸蓄電池必須保持直立操作，并且需要人工加滿水位。

　　與密封閥控鉛酸電池相比，它們具有更長的使用壽命和更高的可靠性。鉛酸蓄電池電池室必須保持在合理恒定的溫度（20-25°C），以避免縮短使用壽命，甚至造成損壞。

　?、蹭囯x子電池

　　在鋰離子電池中，“陰極”通常是一種金屬氧化物，而陽極通常是多孔碳石墨。兩者都浸在由鋰鹽和有機(jī)溶劑制成的液體電解質(zhì)中。

　　在數(shù)據(jù)中心環(huán)境中，鋰離子電池正成為越來越具有吸引力為替代鉛酸蓄電池的方案，其中電源可用性絕對是最為優(yōu)先考慮的因素，鋰電池提供比鉛酸蓄電池解決方案更高的可靠性。不僅每塊單獨的電池本身更安全和穩(wěn)定，而且每個電池模塊都有一個電子控制器，可以持續(xù)檢查電池是否有任何性能變化跡象。

　　每塊電池的溫度、電流、電壓和充電狀態(tài)均在機(jī)柜級別進(jìn)行監(jiān)控，可以清楚地了解當(dāng)前電池狀態(tài)，并預(yù)測未來的運行時間和性能。鋰離子電池可以比鉛酸蓄電池更快地充電，提供比鉛酸電池更多的放電/再充電循環(huán)，并提供更高的功率密度和效率，尤其是在高放電率下。這消除了電池的過度使用，同時減少了電池安裝所需的空間。雖然鉛酸電池初始購買價格較低，但鋰離子電池的使用壽命至少是規(guī)格相同的鉛酸電池的兩倍，因此降低了整體投資成本。也降低了與電池拆卸和更換相關(guān)的人工成本。鋰電池產(chǎn)生的廢熱更少，從而降低了冷卻成本，并減少了碳足跡。

　　大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房鉛蓄電池的應(yīng)用痛點

　　痛點一：鉛酸蓄電池占地面積大

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前規(guī)劃設(shè)計的大型數(shù)據(jù)中心電池間面積約占總建筑面積的3%~10%。若采用鉛酸蓄電池，大型數(shù)據(jù)中心的建筑面積越大，所需電池的占地面積也越大。但是對于很多在建的IDC項目而言，機(jī)房面積是有限的。且數(shù)據(jù)中心大多希望能夠盡可能多地提高機(jī)柜數(shù)量，減小技術(shù)設(shè)施的占地。鉛酸蓄電池的占地面積大，已成為大型數(shù)據(jù)中心最大的痛點。

　　痛點二：電池監(jiān)測系統(tǒng)不完善

　　目前很多機(jī)房電池監(jiān)測系統(tǒng)不完善，監(jiān)測設(shè)備簡陋甚至沒有，存在很大的安全隱患。如果電池故障引起UPS系統(tǒng)宕機(jī)，關(guān)鍵業(yè)務(wù)宕機(jī)，將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，有時甚至是政治影響。行業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)查顯示：金融行業(yè)的數(shù)據(jù)中心宕機(jī)一小時的經(jīng)濟(jì)損失為1,495,134美元，通訊行業(yè)的數(shù)據(jù)中心每宕機(jī)一小時的經(jīng)濟(jì)損失為2,066,245美元。

　　痛點三：鉛酸蓄電池壽命短并需定期維護(hù)

　　鉛酸蓄電池壽命普遍在5~6年，如何更好地與數(shù)據(jù)中心生命周期匹配，從而降低總應(yīng)用成本，也是數(shù)據(jù)中心機(jī)房使用鉛酸蓄電池在應(yīng)用時的痛點之一。

　　實踐證明，致使UPS鉛酸蓄電池組使用壽命縮短的因素主要有：蓄電池個體間質(zhì)量和性能的一致性差異較大，使蓄電池組整體質(zhì)量和性能難以保證；蓄電池組使用環(huán)境溫度變化大；蓄電池組經(jīng)常深度放電且放電后沒有及時進(jìn)行充電。UPS的故障有50%以上是因為蓄電池組故障或?qū)π铍姵鼐S護(hù)不當(dāng)造成的。

　　痛點四：蓄電池對環(huán)境要求較高

　　目前，鉛酸蓄電池對于環(huán)境溫度的要求較高，其最佳工作溫度為20~25℃。有關(guān)資料顯示，當(dāng)環(huán)境溫度為25℃時，溫度每升高6-10℃，閥控蓄電池的壽命將縮短一半，電池循環(huán)壽命也將縮短。當(dāng)環(huán)境溫度降低時，電池可用容量降低。所以提高蓄電池對環(huán)境的耐受性，也成為目前的所需要攻克的難題。

　　數(shù)據(jù)中心選用鋰電池還是鉛酸蓄電池好？

　　在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，UPS電池在處于部分電網(wǎng)質(zhì)量差的應(yīng)用場景時會頻繁充放電，造成損耗。因此需要電池具有超長循環(huán)次數(shù)。鉛酸蓄電池循環(huán)次數(shù)一般為600次，而鋰電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)3000次，大幅領(lǐng)先。

　　相比鋰電，鉛酸蓄電池頻繁充放電會造成活性物質(zhì)軟化等反應(yīng)，導(dǎo)致膨脹等故障。為降低故障，需投入大量人力，進(jìn)行日常/專業(yè)檢測維護(hù)。

　　在800kW負(fù)載、15min備電時間情況下，鉛酸電占地11.2㎡，鋰電池只占3.06㎡。

　　當(dāng)今，市面上越來越多的UPS電池設(shè)備選擇鋰電，對行業(yè)而言，這已是不可逆的大趨勢。鋰電在壽命、可靠性等多項指標(biāo)上表現(xiàn)出色，日后勢必將為守護(hù)數(shù)據(jù)中心和機(jī)房貢獻(xiàn)更優(yōu)異穩(wěn)定的能量。鋰電池就是一顆超級新星，其憑借著安全，重量輕，使用壽命長，充放電完全，維護(hù)成本低，無記憶效應(yīng)等特性迅速的占領(lǐng)了市場，并在逐步取代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池。

　　實踐證明，安全、綠色、高性能,全新UPS鋰電池數(shù)據(jù)中心時代即將到來!