近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排政策的大力推廣，數(shù)據(jù)中心作為高能耗的應(yīng)用場(chǎng)景，其采用的各項(xiàng)技術(shù)、產(chǎn)品的節(jié)能性也得到了很高的重視。鋰電池相比傳統(tǒng)的鉛酸電池而言，有著體積小、重量輕、能耗低、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，從而在儲(chǔ)能及通信領(lǐng)域（主要是通信基站）得到了廣泛的應(yīng)用，但也由于鋰電池組的初期投資較高（約是鉛酸蓄電池的兩倍），因此在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中尚未大規(guī)模的使用。
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（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）
國(guó)網(wǎng)江蘇綜合能源服務(wù)有限公司自成立以來(lái)，一直致力于新能源的推廣和應(yīng)用，尤其是一年內(nèi)連續(xù)中標(biāo)“南京鳳凰數(shù)據(jù)中心”及“上海泛觀數(shù)據(jù)中心”兩個(gè)超大型數(shù)據(jù)中心總承包項(xiàng)目，讓公司對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方案有了新的思考和探索。
如何發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)打造更安全、更節(jié)能、更高效的數(shù)據(jù)中心？公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)將磷酸鐵鋰電池組+UPS與鉛酸蓄電池組+UPS兩種方案進(jìn)行了全面的對(duì)比分析，現(xiàn)就業(yè)界比較關(guān)心的安全性和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題予以分析和解答。
1
鋰電池組的安全性
是否低于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池組？
對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，安全性一定是放在首位的，任何撇開(kāi)安全性談經(jīng)濟(jì)性或者節(jié)能高效的技術(shù)措施都是無(wú)稽之談。那么在大眾所知的新聞中，鋰電池自燃、爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，是否就該否定鋰電池組在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用呢？
我們分析的結(jié)果是：從安全性而言，鋰電池在數(shù)據(jù)中心行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)殇囯姵卦跀?shù)據(jù)中心應(yīng)用的安全性取決于以下主要因素。
01鋰電池類(lèi)型
目前市場(chǎng)上應(yīng)用最多的鋰電池分兩類(lèi)：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
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三元電池比磷酸鐵鋰電池有更高的能量密度和使用壽命，被廣泛應(yīng)用在充電汽車(chē)及手機(jī)終端等行業(yè)，但是三元鋰電池對(duì)溫濕度等環(huán)境要求比磷酸鐵鋰電池更高，導(dǎo)致了其安全性低于后者；
磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池相比具有耐高溫，安全穩(wěn)定性強(qiáng)，價(jià)格更低，循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。
02應(yīng)用場(chǎng)景
三元鋰電池主要應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域，一般處于室外環(huán)境，溫度環(huán)境不穩(wěn)定，持續(xù)震動(dòng)，還存在撞擊等風(fēng)險(xiǎn)，因此大大影響其使用安全性；而在數(shù)據(jù)中心的場(chǎng)景下，鋰電池組布置于恒溫恒濕的電池室，安全性也得到了最大程度的保障。
03電池管理能力
數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場(chǎng)景下的鋰電池組對(duì)電池的管理能力提出了更高的要求：不但通過(guò)UPS系統(tǒng)對(duì)電池組進(jìn)行充放電的控制，而且鋰電池組通過(guò)自身的BMS系統(tǒng)對(duì)單體電池的運(yùn)行狀態(tài)及單體均衡性等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，嚴(yán)格確保蓄電池系統(tǒng)的安全性。
2
如果數(shù)據(jù)中心采用鋰電池組，
在投資上是否遠(yuǎn)大于鉛酸蓄電池組，
從而影響投資回報(bào)率？
國(guó)際上對(duì)數(shù)據(jù)中心的生命周期普遍認(rèn)知是25年，所以我們要考慮數(shù)據(jù)中心全生命周期的投資回報(bào)，而不僅考慮初期投資。因此我們從數(shù)據(jù)中心全生命周期的視角，針對(duì)蓄電池組進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析：
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以上圖表可以看出，在數(shù)據(jù)中心整個(gè)的25年生命周期里，蓄電池組的整體投資是接近的，甚至采用鉛酸電池的組總體投資是高于采用磷酸鐵鋰電池的。并且，采用磷酸鐵鋰電池運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)更小、能耗更低、機(jī)房面積利用率更高。
雖然，鋰電池組在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景中的應(yīng)用具備諸多優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍需要注意以下問(wèn)題：
01儲(chǔ)能行業(yè)與數(shù)據(jù)中心的保障需求不同
儲(chǔ)能行業(yè)保障需求：對(duì)電池組的保護(hù)性要求高，在非正常狀態(tài)下系統(tǒng)被要求首先保護(hù)電池組而切斷電池；
數(shù)據(jù)中心保障需求：系統(tǒng)要求首先保障的是負(fù)載的不可中斷，所以電池組只有放電到設(shè)定的極限電壓的情況下，才允許切斷電池。
因此，在鋰電池+UPS系統(tǒng)調(diào)測(cè)的過(guò)程中，需要嚴(yán)格遵守?cái)?shù)據(jù)中心優(yōu)先保護(hù)負(fù)載的原則，但也需要適度考慮鋰電池組的安全性，對(duì)鋰電池中的充放電電壓門(mén)限值等參數(shù)做合理的配置。
02并非市面上所有的UPS都能對(duì)接鋰電池組
市面上的UPS分工頻機(jī)和高頻機(jī)兩種，工頻機(jī)價(jià)格高體積大，一般數(shù)據(jù)中心除了非線(xiàn)性負(fù)載（電梯、水泵等）都采用高頻機(jī)搭建供電系統(tǒng)，所以鋰電池建議配置在高頻UPS系統(tǒng)中。
普遍的高頻UPS系統(tǒng)都沒(méi)有設(shè)計(jì)對(duì)接鋰電池充電環(huán)境的電池管理系統(tǒng)，還有些進(jìn)口廠家僅針對(duì)自有品牌的鋰電池組做了適配的UPS管理系統(tǒng)，而無(wú)法與其他品牌的鋰電池組兼容。
因此，在搭建鋰電池+UPS供電系統(tǒng)的初期選型時(shí)，須關(guān)注UPS與鋰電池的系統(tǒng)適配性，以免造成系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。
3
國(guó)網(wǎng)江蘇綜合能源公司
在江蘇省某工建綜合大樓的
UPS+鋰電池供電系統(tǒng)項(xiàng)目具體實(shí)施案例
01項(xiàng)目需求
在大樓內(nèi)各層共計(jì)9路不同需求的供電負(fù)載，電池保障時(shí)間大于1.8小時(shí)：
負(fù)載名稱(chēng)負(fù)載量（KW）供電要求
02解決方案
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03實(shí)施亮點(diǎn)
● 將9路負(fù)載按供電等級(jí)分成三類(lèi)，分別配置三套UPS+鋰電池系統(tǒng)：100KW UPS單機(jī)系統(tǒng)一套，100KW UPS*2并機(jī)系統(tǒng)一套；300KW UPS單機(jī)系統(tǒng)一套；184.32kwh磷酸鐵鋰蓄電池6組（各系統(tǒng)保障時(shí)延1.84小時(shí)）；
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鋰電池+UPS供電系統(tǒng)圖
● 由于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃的機(jī)房面積過(guò)小，我們將三套系統(tǒng)的輸入、輸出配電屏合并為兩臺(tái)；
● 采用了數(shù)據(jù)中心等級(jí)的綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了本地、遠(yuǎn)端和手機(jī)端的實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到無(wú)人值守；
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● 機(jī)房?jī)?nèi)交直流橋架分離，加強(qiáng)運(yùn)維安全性；
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建成實(shí)景
● 將氣體消防鋼瓶放置在假機(jī)柜內(nèi)部，增加機(jī)房整體性和美觀度。
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