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锂离子电池将逐步进入数据中心

发布时间:2016-09-18 10:20      点击:     关注官方微博:

   锂离子电池用在智能手机和笔记本电脑等设备中是司空见惯的。但到目前为止,他们应用在数据中心,人们认为这是不切实际的,而在电力部门的电力中断时,采用铅酸蓄电池的UPS供电系统一直是提供备用电源的标准选择。
  
  虽然大多数数据中心使用铅酸蓄电池,这并不意味着他们喜欢采用这样的电池。因为铅酸蓄电池需要定期维护,监测和替换,否则容易失效。
  
  Forsythe DataCenters公司在伊利诺伊州芝加哥西郊的艾尔克格罗夫村建设了数据中心,希望在保持IT设备在线方面开始一场革命。其数据中心的UPS供电系统采用了锂离子电池,为数据中心提供不间断的电源保障。
  
  “通常数据中心三年后更换铅酸电池,五年时间将全部更换一次。”Forsythe公司数据中心开发总监托马斯•麦金尼表示。该公司的数据中心供电系统采用了艾默生网络能源公司提供的UPS供电系统,配备了锂离子电池。“采用锂离子电池,不可能因为一个单体电池失效而导致整组电池失效,因此,其失效的风险是几乎不存在的。”
  
  IT基础设施集成商Forsythe DataCenters的数据中心开发总监托马斯•麦金尼在伊利诺伊州埃尔克格罗夫村的数据中心
  
  采用锂离子UPS的潜在效益
  
  目前,UPS供电系统中的铅酸蓄电池主要的替代品是飞轮,一个将动能转换成电能,并且当电源中断,通过旋转的动能继续提供电力。虽然飞轮UPS提供后备时间较短(约15-20秒),但其消除了对电池的需求。雅虎,Verizon公司、Terremark公司,以及Oracle公司都在使用飞轮UPS系统。因其运行时间比采用蓄电池的UPS系统时间更短,一些数据中心经理对飞轮UPS仍持谨慎态度。
  
  锂离子电池系统可以提供另一种选择。采用锂离子电池的倡导者列举了铅酸电池的多重优势,其中包括更长的使用寿命,减少了重量和体积,以及更少的刚性冷却要求。其使用主要阻力是电池成本:在功率水平和运行时间同等的条件下,目前锂离子电源成本是阀控铅酸(VRLA)蓄电池的2到3倍。
  
  数据中心运营商对于引进新的技术也持谨慎态度,特别对关键任务齿提供电源保障的UPS系统,在电力中断时提供了临时的电源,从而保持系统在线正常运行,直到紧急备用发电机可以启动并承担工作负荷。因此在采用新技术和新产品之前,数据中心的经理们希望看到其在别人的数据中心有成功运行的先例。
  
  Forsythe公司的数据中心部署的艾默生网络能源公司提供的锂离子UPS系统
  
  这就是为什么Forsythe公司作为早期应用者是很重要的原因,这为体现新UPS系统和锂离子电池价值提供了一个工作环境。该公司此次应用是艾默生旗下的Liebert锂离子电池柜,为LiebertNX300kVAUPS系统提供后备电源,Forsythe公司在2015年年中开始采用,而目前该UPS产品已经全面上市。
  
  Forsythe公司到力于IT集成业务已有45年的时间,对锂离子UPS系统的应用采取了可靠的保障措施。Forsythe公司的数据中心采用了A和B双电源回路,在A电源回路连接的UPS供电系统配备两个锂离子电池柜,而在B电源回路连接的UPS供电系统配备两个VRLA蓄电池组。
  
  Forsythe公司项目工程师凯文•威瑟尔表示,锂离子电池组的重量和体积大约是同等容量的VRLA电池组的一半大小,锂离子电池的工作寿命和性能特性远胜于铅酸蓄电池。
  
  艾默生:“改变游戏规则的创新”
  
  这个UPS领先厂商认为锂离子电池将会提高UPS系统的电源保障水平。“锂离子电池技术是数据中心存储能量的一种改变游戏规则的创新技术。”艾默生网络能源的北美电力产品部副总裁戴维•松尼尔说,“它在拥有总成本提供更多的效益,例如更长的工作寿命,这意味着更少的更换次数,维护成本更低。更小的体积降低了使用空间的要求,并且没有独特的通风要求,减少了建筑安装工程费,使Forsythe公司本身以及自己的租户节省了大量的成本。”
  
  “目前,由于低成本和高可靠性,VRLA蓄电池在UPS储能技术中仍然占主导地位。而锂电池正成为客户越来越多具吸引力的选择。”施耐德电气的电力系统安全副总裁佩德罗•罗布雷多说,“虽然锂离子电池最初的成本仍然比铅酸蓄电池成本更高,但在过去几年,其价格差距已显著减少。根据应用的不同,锂离子电池解决方案在其工作寿命期间,可以节省总拥有成本的10%到40%。”
  
  UPS电源并不是智能手机
  
  虽然一些行业厂商积极推广锂离子电池的UPS系统,并表明他们的效益,施耐德电气公司指出,锂离子电池也面临挑战,也在转型,其中包括寻找适用于这种电池的应用。
  
  “UPS的要求与电动汽车的锂离子电池是完全不同的。”施耐德电气三相UPS市场战略总监帕特里克•布罗霍尔在博客表示,“汽车电池被设计用来储存大量的能量,所以汽车在充电之前尽可能多地行驶里程。而UPS电池关注的并不是这么长的放电运行时间,而是需要在很短的时间内提供大量的电能,通常只有几分钟,直到备份发电机启动带载。人们对于可以循环充放电上千次的性能并不感兴趣,因为UPS电源只是偶尔应用蓄电池组。相反,人们需要锂电池组是高度可靠和安全的,并具有很长的工作寿命。”
  
  施耐德电气:锂离子电池正成为越来越多的客户的选择
  

  施耐德电气指出,仅在几年前,锂离子电池与铅酸电池的成本差异要大得多,而铅酸蓄电池技术成熟,不太可能有更显著的进化的机会,而锂离电子每一次技术进步,其成本都会显著下降。”施耐德电气的Symmetra MW UPS供电系统,银河7000,以及Galaxy VM UPS系统都采用了锂离子电池。
  
  Forsythe公司艾尔克格罗夫村的数据中心设施
  
  锂离子电池的设计考虑
  
  锂离子电池系统提供了其他几个潜在的优势。锂离子电池对温度波动不太敏感,并且可以接受温度的变化。这可以让客户减少他们的冷却能力,以及占地面积。另外还提供了更多的选择,其中包括在UPS的行级部署。
  
  “2U机架的功率6千瓦的机架包,其重量不到100磅。”Methode公司能源解决方案的总经理埃米莉•斯托表示,“由于不采用大量冷却能力,并增强电池部署,UPS可以提供更加灵活和简单的电源运行的部署。”
  
  微软公司采用分布式UPS
  
  已经使用这种方法的一家企业是微软公司,它采用了分布式UPS,而不是配备集中式电池柜的UPS。微软公司超大规模的解决方案被称为局部能量存储,并为每个服务器提供锂离子电池,具体而言,采用的松下18650的锂离子电池,这种电池广泛应用于手持式工具,大约是一节AA电池的大小。
  
  微软公司表示,采用这种方法,比采用传统UPS降低了5倍成本,由于数据中心的电力链的简化,相当于大量商品供应链提供了移动储能。
  
  虽然微软公司可以使用商品化的锂离子电池降低成本,但这是一个在独特的位置设计和建立解决方案。对于数据中心运营商与供应商提供的不间断电源系统,成本是一个不断变化的问题。同时,Forsythe公司数据中心采用这种技术也为行业厂商提供了一个良好的借鉴。
  
  “我们希望成为早期采用者,因为我们相信从长远来看这将更好。”麦金尼说。“如果我觉得可以摆脱所有的铅酸蓄电池,我会立即去做。”

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