锂离子电池在数据中心不间断电源系统中的未来

分享到:
点击次数:93 更新时间:2022年02月06日20:20:01 打印此页 关闭

我们经常被问到关于在数据中心不间断电源系统中使用锂离子电池的想法。这是一项相对较新的、不断发展的技术,仍然有很多未知。在我们的业务中,未知让我们感到紧张和不安——这是应该的,因为我们的任务是为客户的利益向信息技术资产提供不间断的电力和冷却。他们相信我们能帮助他们理解风险和创新,并帮助他们平衡两者。这使得我们不太可能接受更新的技术,直到我们知道在生产任务关键型环境中会有什么影响。一般来说,我们的经验表明,最少的业务风险与经验证的技术相关,这些技术经过了尝试和测试,并且具有可证明的跟踪记录和性能概况。

没错,关于锂离子,所有的失效模式都没有完全理解;只有当我们看到更大的安装基础和实际运行性能时,我们才能知道它们。锂离子装置热失控的故事让人有理由担心,但任何技术如果超过极限都会失败。值得考虑使用不间断电源系统的现实条件。

大多数不间断电源系统的充电/放电周期要求不高。不间断电源系统通常不需要过渡到电池,即使过渡到电池,在公用事业公司或发动机发电机系统恢复供电之前,时间通常很短——最坏的情况是15分钟。在正常情况下,电池处于浮动充电状态,当需要供电时,它们提供的电量只是总设计容量的一小部分。因此,一般来说,不间断电源电池不会受到压力:通常是一次放电,然后再充电。根据我的经验,电池可以很好地处理这个问题——是反复放电然后再充电导致了问题。

锂离子电池监测电池本身的电池状况,这有助于用户避免问题。如果你看看电池设计,热失控通常是由充电系统故障和没有适当减少充电电流引起的。要么这样,要么电池本身受到物理损坏。

尽管任何电池都可能出现热失控,但锂离子在数据中心的记录比通风铅酸(VLA)或阀控铅酸(VRLA)电池要短。出于这个原因,我不会对把锂离子电池放在数据大厅感到兴奋,而是会把它们放在专门建造的电池室里,直到我们完全了解故障模式。(请参见正常运行时间智能附注8,讨论了美国国家消防协会提出的储能技术的空间要求和选址标准。)

话虽如此,因为不间断电源电池通常没有压力,只要电池和充电系统运行正常,我们预计不会看到其他行业出现的锂离子故障。虽然我认为没有足够的数据来确定与VRLA电池相比,这种电池可以使用多长时间,但我认为有足够的历史让数据中心所有者和运营商开始考虑这项技术,只要将锂离子的优势与安装、维护和运营成本(或节约)进行权衡,看看它在给定的数据中心是否有意义。

那么锂离子电池(与VLA或VRLA相比)有什么优势呢?首先,锂离子技术的功率密度超过了VLA或VRLA,因此锂离子电池以更小的占地面积提供更多的功率。其次,锂离子技术允许更多的充电/放电循环,而不会降低电池性能。所有电池都会随着反复循环而退化,但VLA和VRLA的电池在达到原始容量的80%左右时需要更换,因为在此之后,剩余容量会很快下降。相比之下,锂离子电池会逐渐失去容量,这是可以预见的。最后,供应商声称,尽管锂离子电池的初始成本较高,但其总拥有成本低于VLA或VRLA。

考虑用锂离子电池替换现有电池串的数据中心所有者/运营商应首先验证安装的不间断电源系统是否可以用锂离子电池运行,锂离子电池的充电电路和控制与VLA或VRLA不同。如果不间断电源系统与锂离子技术兼容,下一步是考虑其他因素(性能、选址、成本等)。).进行成本效益分析;如果有一个使用Li-ion的好案例,可以考虑一个小的测试安装,看看这项技术是否如预期的那样运行。这个过程不仅应该确认业务案例是否得到支持,还应该有助于解决对新技术

首先,泰克为通信基站和数据中心选择了最可靠的锂电池材料——LFP。这种材料也比其他材料更稳定。

第二,泰克开发了锂电池系统,应用了泰克的智能电池管理系统。每个锂电池模块由智能管理模块管理,以实现电流-电压平衡。锂电池可以自动调节到最稳定的工作状态。

第三,泰克利用人工智能(AI)和大数据,对锂电池整个生命周期的状态和健康状况进行评估和预测,确保其安全。这也是我们今后工作的重点。

这些技术广泛应用于泰克SigmasTek Power系列产品中。磷酸铁锂电池、电池管理系统(BMS)、电池至电池柜系统以及并联电池柜保证了锂电池的可靠性,满足了数据中心尤其是大型数据中心的高可靠性要求。

基于在技术R&D平台上的优势,泰克在智能化的道路上不断创新。通过跨行业整合ICT、AI、电力电子、热管理等技术,泰克坚持数字化、网络化、智能化的理念,提供基于i3技术的全新、智能化、绿色化的数据中心基础设施解决方案,为客户带来更多收益。06日2039_1_副本.png

SigmasTek不间断电源电池

不间断电源的作用是提供连续的交流电源并保护其关键负载。连接的电池组可根据其大小发挥多种作用:

当风暴从头顶掠过或公用网络变电站切换时,渡过瞬时停电。

为备用发电机组提供足够的启动和全速运行时间。通常只有1-2分钟,除非发电机维护不良和/或无法启动。

为自动关闭关键负载提供足够的时间。这主要适用于小型服务器配置。大多数大型服务器机房和数据中心可能需要几个小时才能断电或将操作镜像到另一个站点,计划中的完全断电是一个罕见的事件。

使用电池扩展包代替备用发电机组,提供几个小时的扩展运行能力。

除了以上所述,不间断电源系统还可以防止市电污染,包括尖峰、跌落、浪涌和欠压,并应提供数字生成的正弦波输出,其质量应高于本地市电电源的质量。

铅酸或更主要的阀控式铅酸蓄电池(VRLA)已经成为大多数UPS应用的事实上的选择。该技术非常适合传统关键电源角色中电池组的被动和待机角色。瞬间断电的情况很少,一旦发生,可能包括一次、两次或更多次的快速断电,不间断电源通常有足够的电量来覆盖这些时间段。即使在较长时间的主电源故障期间,电池通常也只起到备用作用,直到本地发电机组的输出启动。

当主电源恢复时,备用电池会重新充电,通常使用不太复杂的涓流充电系统来确保电池在24小时内充电到80%左右。快速充电会在铅酸电池中产生过多的热量,缩短电池寿命,并有潜在的火灾风险。

带有锂离子电池的不间断电源系统

锂离子电池不间断电源系统可以是您三相UPS的完美选择。与目前普遍用于不间断电源的传统阀控铅酸电池相比,锂离子电池有几个优点。  

更长的预期寿命锂离子技术可以将电池的使用寿命延长一倍或三倍,从而降低维护或更换过程中停机或负载中断的风险。锂离子电池的循环寿命是VRLA电池的10倍。

在更小的空间内实现更大的功率锂离子电池提供的能量和功率密度是VRLA的数倍。因此,采用锂离子电池构建的不间断电源仅占基于VRLA的解决方案的三分之一左右的空间,却能提供同样的功率。

在各种温度下更加宽容锂离子电池可以承受比VRLA电池更宽的温度范围。

降低冷却要求和成本锂离子电池更小的占地面积和更宽的温度范围可以减少电池室所需的空间,并提高最佳工作温度范围。

重量更轻锂离子电池至少减轻了三分之二的重量。这意味着客户在安装系统的地方有更大的灵活性,并且通常可以避免昂贵的建筑改造。

包括电池监控系统锂离子电池始终配备复杂的电池监控系统(BMS),可清晰显示电池运行时间和健康状况。

上一条:太阳能电池用几伏的好 下一条:高尔夫球车电池保养与维护