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替代铅酸电池,数据中心进入锂电时代

替代铅酸电池,数据中心进入锂电时代
  • 作为最具有革命性的技术之一,锂电池已经改变了人们的生活,被大量应用于手机、电脑、电动汽车等产品上;然而在之前的20多年里,由于对安全性和可靠性要求甚高,锂电池迟迟没能进入数据中心领域。


      作为最具有革命性的技术之一,锂电池已经改变了人们的生活,被大量应用于手机、电脑、电动汽车等产品上;然而在之前的20多年里,由于对安全性和可靠性要求甚高,锂电池迟迟没能进入数据中心领域。
      
      如今,随着锂电池技术的成熟,其安全性和经济性都提到了大幅度的提升,而智能、可靠、灵活、易运维等特点,更是能够实现丰富的场景化应用,由此快速进入数据中心领域。
      
      在近日维谛技术(Vertiv,NYSE:VRT)举办的VertivAdaptLi全场景锂电技术&全球实践分享会上,我们了解到,维谛技术(Vertiv)已经成功推出了系列锂电池解决方案,并通过将锂电池管理系统(BMS)与UPS控制系统相结合,提供不同应用场景的整体解决方案,为企业带来业务价值。
      
      双碳加速下的锂电替代
      
      气候变化早已成为全球普遍关注的焦点问题,格拉斯哥的全球气候大会已经是第26届。为了遏制全球变暖的趋势,各国政府五年前签署了《巴黎协定》,提出了在本世纪中叶实现碳中和的目标。
      
      “双碳”也已经成为中国的国策。在今年两会上,碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告,目标是在2030年实现碳达峰、2060年达成碳中和。
      
      对于ICT产业来说,“双碳”的工作重心就是数据中心,因为数据中心已经成为ICT产业最主要的“能耗大户”,并且仍在快速增长。
      
      相比铅酸电池,锂电池具有环保、高效、节能、寿命长、占用空间小等优势,属于典型的绿色能源产品。与此同时,锂电池充放电次数多的特点,使得其还可以作为储能系统使用,并替代数据中心的柴油发电机,更提升了“双碳”效能。
      
      当然,这主要是得益于锂电技术近年来的快速进步。高镍方案、大模组CTP方案等技术迭代,以及大规模生产,使得其成本不断下降。在过去10年里,锂电池的成本已经下降了88%。
      
      维谛技术(Vertiv)全球储能业务部高级副总裁JeffKessen介绍说,锂电池首次被应用于数据中心是在五年前,但这五年的发展速度很快。如今,在维谛技术交付的不间断电源(UPS)项目中,有近30%采用了锂电池。
      
      安全性顾虑得以解除
      
      好奇号火星车已经在太空遨游了整整10年。如今,它仍然孤独地行驶在离我们4亿公里远的火星表面,其动力就来自锂电池。能够在如此苛刻复杂的环境中持续工作10年,锂电池安全可靠的特性得以体现。
      
      事实上,锂电池在很长时间内未被应用于数据中心,首要因素就是出于安全方面的担忧。虽然,锂电池出故障的比例并不是很高,但一旦出现爆燃就难以控制,会危及整个数据中心。
      
      如今,安全技术的提升,使得这些顾虑得以解除。维谛技术(Vertiv)储能事业部全球产品总监JamesLi介绍说,锂电系统的安全性主要体现在三个方面:优质的锂电池电芯、可靠的电池管理系统、科学的消防和防火设计。
      
      维谛技术(Vertiv)AdaptLi系列锂电池解决方案,从“电芯、BMS、PACK、系统架构、质量管控体系”五个维度进行系统级安全性设计,从而保证了产品应用的安全可靠。
      
      维谛技术(Vertiv)选择的电芯,都是市场上的主流产品,并通过UL1642、UL1973、IEC62619、UN38.3等认证,通过针刺、碰撞、跌落等安全可靠性测试,再经过严苛的出厂检验,来匹配和适用UPS应用场景。
      
      内置的锂电池管理系统BMS,则能够实时监控电芯电压、电流、温度等关键参数,对于过压、过流、过温及短路等异常工况提供双重保护。业内标准一流的PACK,则通过UL1973、TUV、UN38.3认证及包材专用安全认证,满足完善的功能性能测试及专业室测试要求。
      
      特别值得一提的是,维谛技术(Vertiv)能够将BMS和UPS软件深度融合,实现锂电池与旗下UPS的全通信,不仅能够检测锂电池的运营状态,还能做出反应措施,为系统运行提供多重保护。
      
      由于有了这些举措做保证,如今锂电的安全性已经得到了用户的高度认可。同时,维谛技术(Vertiv)提供的锂电池解决方案,也承诺质保5年,设计寿命更是达到10年以上。
      
      经济性成为核心优势
      
      “对于锂电池的应用,我也经过了怀疑、接受到惊喜的过程。相比国外数据中心锂电池的快速应用,国内的推广速度要慢一些,其经济性还没有被大家认识到。”——国网思极紫光云数技术总监彭广香。
      
      与彭广香类似,很多企业用户对于锂电技术都非常关心其安全性、经济性和便利性。在安全性有了保证之后,经济性就成为考虑的重点。
      
      维谛技术(Vertiv)亚太区ACP中小功率研发中心(西安)总经理胡大伟认为,在做锂电池和铅酸电池的经济性比较分析时,应该对整个电池系统的整体成本进行CAPEX量化对比。
      
      他介绍说,虽然锂电池单体成本是铅酸电池的4-5倍,但其使用时间长,无需支付延长质保成本,同时可以实现100%的容量释放,而高倍率铅酸电池15分钟只能释放42%的电能。再加上无需电池组保护开关、电池架连接电缆,这样综合下来,一个15分钟的备电系统,锂电池的TCO只比铅酸电池高10%,这还不算节省70%占地所带来的数据中心出柜率提升。
      
      锂电池系统的经济性,还体现在其独有的储能应用上,能够与UPS相融合,实现用户侧的“UPS+锂电池”储能系统部署,帮助企业大幅降低用电成本,实现节碳目标。
      
      维谛(Vertiv)1000kVAUPS储能系统,能够在不更改供配电系统的情况下,部署2MWh容量的锂电池储能,在支持断电保障2小时的同时,还能通过峰谷电价差带来每年85.5万元的电费节省。
      
      减轻IT部门的工作负担
      
      “IT部门不再像以前那样只支持企业的运营,而是将全面参与业务价值的创造。这不仅使IT从后台部门转变为一线业务部门,而且资金来源也会从受到控制的管理费用转变为推动收入的费用。”——Gartner副总裁John-DavidLovelock。
      
      当企业的IT部门越来越多地参与业务价值创造时,显然不应该再让IT基础设施的运维牵扯他们过多的精力。这就对所有的IT设备提出了简单、灵活运维的要求,UPS系统也不例外。
      
      维谛技术(Vertiv)中国区ACP产品部总经理李旭介绍说,维谛技术(Vertiv)不只是提供产品,而是根据企业各种不同的应用场景提供整体解决方案,满足其业务需求。
      
      目前维谛技术(Vertiv)的AdaptLi产品家族包括四个系列产品:面向大型数据中心提供5分钟备电的VertivHPL、面向大型数据中心提供15-30分钟备电的VertivHPL-P1、面向中小型数据机房的VertivMPL和面向边缘节点的VertivSPL。
      
      面向大型数据中心场景,VertivAdaptLi以预制集成、快速部署为核心卖点。将传统铅酸电池、电池架、电池监控仪、配电保护开关四合一,与UPS供配电系统组成电力模组或集装箱整体交付,产品即系统。这样,不仅节省电缆及连接耗材,而且缩短施工周期60%。
      
      作为UPS与锂电池集成的智能化供电系统,其以UPS主机强大的智能平台为管理核心,实现主动预警、主动保护,并统一UPS智能接口进行数据分析与上传,实现智能化的简单高效管理。
      
      面向中小应用场景,VertivAdaptLi方案则具有更高的应用灵活性,UPS+锂电池包组成分布式供电方案,对机房地面的承重需求降低50%以上,而且仅占用通常被闲置的机柜顶部/底部4-6U空间,提高出柜率。
      
      正是由于锂电技术的日益成熟,以及各大厂商推出了场景化的智能解决方案,锂电池在数据中心得到越来越广泛的应用。
      
      包括微软、亚马逊在内的大型云服务商,也将锂电池引入到其数据中心设计中去,形成了明显的铅酸电池替代趋势。
      
      未来,这一趋势还将加速。
      
      编辑:Harris