為什么要用鋰電?數據中心鋰電池應用的挑戰

來源：存能電氣  日期：2020-03-10 10:40  瀏覽量：次

為什么要用鋰電？數據中心鋰電池應用的挑戰。數據中心在中國的擴張速度可謂驚人，鉛酸電池可以說是數據中心運維人員頭痛又無奈的存在，此情況下，具有體積小，重量輕，密度高和易用性強等特點的鋰電池則逐漸走上前臺。鋰電池性價比日趨上升。

為什么要用鋰電？

鉛酸電池在通信行業領域數十年來長期占主導地位。但鉛酸電池循環壽命短、占地大、對機房承重要求高，生產制程容易造成環境污染，各國的鉛酸電池發展都趨于萎縮，中國鐵塔已經明確不再招標鉛酸電池。

鋰電天然具有能量密度高、占地小、長循環壽命等鉛酸不具備的優勢。伴隨著鉛酸電池市場占有率快速下降，鋰電池在全球的應用急劇增加，其中5G站點幾乎全部被鋰電池覆蓋，數據中心的鋰電應用在國外一些大型的ISP客戶也在開始規模使用。可以預測未來3～5年時間，鋰電池市場份額將接近或超過鉛酸電池，鋰電池未來占據市場主導已經是各領域的共識。

相比鉛酸電池，采用鋰電池的UPS能減少占用空間達50-80%，而使用壽命則長達15年以上。隨著技術進步和國家對環保要求的提高，全國80%的中小規模鉛酸蓄電池工廠關閉，而鉛酸電池的必備原材料鉛，價格更是一路走高。雖然目前鋰電池的價格仍然是鉛酸電池的2倍左右，但考慮到技術優勢以及全生命周期價值，鋰電池的優勢仍然十分明顯。且兩者的價差在未來會越來越小。

儲能式鋰電池UPS的效率高達98%,比傳統在線式UPS高出5%～10%,這使得運營成本大大降低。以一座3MW的數據中心來說,供電效率每提高1%,一年節省電費就超過100萬元。

隨著鋰離子電池的能量密度和安全性能的持續提升、成本的持續降低，鋰電在通信領域、電力領域、動力汽車領域、數據中心等領域的需求越來越大，鋰電正在向著成為新一代主流能源的方向穩步邁進。鋰電相對于鉛酸有者低承重要求、占地小、能量密度高、循環壽命長等天然優勢，所以，未來隨著鋰電池成本進一步降低，鋰電池在數據中心必將大量應用。

鋰電時代已來。無論是安全性能，還是全生命周期的投資成本，鋰電都已為數據中心領域的大規模商用做好了充足的準備。

數據中心鋰電池應用的挑戰

UPS作為數據中心供電穩定的最后防線，卻因為鋰電成本暫時偏高，大部分還在使用鉛酸電池。數據中心鋰電池大量應用除了要解決可靠性及成本問題，事實上，用戶在應用鋰電池時還存在諸多問題，這些問題也將成為未來鋰電大量應用的關鍵考量。

挑戰1：多柜并柜均流問題，多柜并聯放電，因電芯內阻、容量等不一致、配電的差異等導致的柜間放電不均流，尤其是在短時大電流放電時，造成電池柜逐個過流保護。

挑戰2：新舊電池柜在線擴容問題，鋰電系統在應用過程中，無法避免部分失效率的問題；或者因負載增大而擴容的需求；就會有新舊電池柜并聯使用的場景。新舊電池柜混用因內阻、容量的不一致，會導致嚴重偏流，甚至導致單電池柜過流斷開。

挑戰3：電芯串聯均壓問題，單組電池內電芯內阻容量等不一致，導致單電芯充電過壓，使得整個電池系統無法充滿電。

挑戰4：故障維護問題，單串鋰電池組內某個電池模塊故障，引起整組鋰電池無法正常工作，如何快速維護更換。

挑戰5：消防問題，當鋰電池入列微模塊數據機房，假如鋰電柜內發生火災，如何將火災控制在機柜內部，不擴散到周邊ICT設備？

數據中心使用鋰電池的優勢

1.循環次數可達5000次，使用壽命長；

2.磷酸鐵鋰高穩定電芯，熱失控不起火；

3.智能均壓控制，單模塊故障可正常運行；

4.三層BMS系統，層層保障鋰電池可靠性；

5.能量密度高，相對鉛酸節省70%占地面積；

6.智能鋰電池管理系統，節省80%日常運維成本。

總結：在不久的將來，鋰電的成本優勢會愈發明顯，鋰電必將在數據中心大規模應用。未來3~5年鋰電池市場份額將接近或超過鉛酸電池，成為供電市場的主流。