Frost&Sullivan发布《全球数据中心锂离子电池分析报告》

随着“锂进铅退”趋势推进，锂离子电池的应用在数据中心行业成为热点话题。近日，全球权威咨询机构Frost&Sullivan发布《全球数据中心锂离子电池分析报告》。该报告对锂离子电池应用现状及要求，数据中心锂离子电池市场规模、市场应用场景分析，以及如何提高锂离子电池的可靠性等方面进行了全面的解读与分析。
　　
　　该报告提出了以下关键观点：
　　
　　锂离子电池在数据中心电池的市场份额
　　
　　Frost&Sullivan分析认为，2020年，锂离子电池占全球数据中心电池市场的15%，但随着锂离子电池在数据中心应用的不断增加，预计到2025年，这一比例将显著上升至38.5%。
　　
　　锂电池在数据中心的使用情况（来源：Frost&Sullivan）
　　
　　包括工业、电网和储能、汽车和消费电子产品等数据中心细分行业将越来越多地使用锂离子电池。其中，随着清洁能源技术的日益采用，以及对储能系统（ESS）的需求不断增长，预计将使储能应用在总市场中的总体贡献从2020年的13%提高到2025年的15%。
　　
　　各行业使用现状及趋势（来源：Frost&Sullivan）
　　
　　锂离子电池应用于数据中心的优势与劣势
　　
　　对于数据中心行业而言，供电系统如同数据中心的心脏，为设备提供可靠稳定的动力。而电池被认为是供电动力的生命之源，锂电相对于铅酸电池而言具备寿命长、占地小、低承重要求、简单维护、环保、可靠稳定等优势，在未来必将成为数据中心备电的首选。
　　
　　初始成本
　　
　　数据中心运营商对锂离子电池的主要担忧之一是初始成本大幅提高。锂离子电池通常比铅酸电池贵1.3到2倍。据预计，锂离子电池价格可能会稳步下降，到2028年，电池价格将低于$100/kWh。这一趋势将抵消对初始成本的担忧。
　　
　　价格趋势图（来源：Frost&Sullivan）
　　
　　可靠性
　　
　　可靠性是锂离子电池向大规模储能技术发展的瓶颈之一。一般来说，锂离子电池出现安全问题表现为燃烧，其根源在于电内部的内短路，以及外部因素，如过充、挤压、穿刺、跌落等造成的内部热失控。
　　
　　兼容性
　　
　　锂离子的充电电路和控制与铅酸电池不同，数据中心运营商需考虑现有的UPS系统是否与锂离子技术兼容，以及是否需要进行硬件和嵌入式软件升级。
　　
　　对数据中心锂离子电池部署的建议
　　
　　目前对于数据中心中锂离子电池的应用，可靠性是客户主要考虑的因素。针对提高锂离子电池应用的可靠性问题，Frost&Sullivan建议，首先，应选择稳定的电芯材质。目前所有应用的电芯材质中，磷酸铁锂分子结构稳定，更难热失控，而且热失控后也不会产生助燃剂（氧气），并且产热更小，即使发生热失控也很难起火。比如，通过针刺测试验证磷酸铁锂可靠性试验，验证电芯内部发生短路热失控后，测试结果也不会起火。
　　
　　其次，在系统层面通过智能化手段提升锂电的可靠性。锂电的BMS管理系统尤为重要，需要通过多层级的智能化BMS管理提前识别故障、提前维护，将热失控控制在早期，防止火灾发生。一方面可以通过内短路算法来预测电芯的可靠性。在电芯内部短路到一定情况时，可以通过算法识别出来，从而产生告警提醒使用方及时更换故障电池，防止热失控发生。另一方面，BMS系统应具备均流控制功能，在多组电池在并联运行时确保每组电池的电流大小一致，从而保证电池的一致性。最大化备电时间的同时，也可以提升电池的可靠性，降低故障率。
　　
　　最后，将预防和消防相结合。锂电的可靠性重在预防。一旦出现火灾，需要将火灾的影响面控制到最低，将火灾控制在机柜内不扩散。同时要求柜内具备消防手段，当发生火灾时可以启动柜内消防快速灭火。柜内消防方式可以是模块级别的也可以是机柜级别的。
　　
　　编辑：Harris