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          17/05/2016

          行业展望:锂离子电池在数据中心的应用

          hangye

          摘要:帕特里克•多诺万是施耐德电气数据中心科研中心的高级研究分析师。他就职于施耐德电气IT事业部,在开发和支持关键电源和制冷系统方面具备20余年的经验,其中包括一些获奖的电源保护、效率和可用性解决方案。作为工业用品和技术评估的众多白皮书的作者,帕特里克针对数据中心物理基础设施技术和市场的研究提供了对数据中心设施规划、设计和运行的最佳实践的指导和建议。日前,《行业展望》杂志就锂离子电池在数据中心的应用采访了帕特里克。 

          帕特里克•多诺万是施耐德电气数据中心科研中心的高级研究分析师。他就职于施耐德电气IT事业部,在开发和支持关键电源和制冷系统方面具备20余年的经验,其中包括一些获奖的电源保护、效率和可用性解决方案。作为工业用品和技术评估的众多白皮书的作者,帕特里克针对数据中心物理基础设施技术和市场的研究提供了对数据中心设施规划、设计和运行的最佳实践的指导和建议。日前,《行业展望》杂志就锂离子电池在数据中心的应用采访了帕特里克。

          《IndustryOutlook(行业展望)》是一本数据中心杂志,该杂志对数据中心行业厂商进行采访,通过系列问答呈现数据中心的市场趋势、相关技术,以及数据中心和IT相关问题,并提供专家意见。

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          行业展望:为什么数据中心供电系统采用锂离子电池将成为一种趋势?

          帕特里克•多诺万:在过去的几年中,锂离子电池技术和结构构造具有相当的大的进化与演变,其性能、安全性和成本都得到了显著改善。电动汽车市场以及其他市场需求推动了锂离子电池技术的重大演变,而三相UPS电源也将使用锂离子电池。另一方面,很多的UPS供电系统仍在使用传统的铅酸蓄电池,其性能几十年来几乎没有什么大的改变。而在数据中心行业应用之外,智能手机和电动汽车采用的新型储能技术得到了研究进展,因此UPS电源将会采用这种更好的储能技术。

          关键建筑、工业流程,以及关键基础设施领域客户面临的挑战也推动了UPS电源储能方式的创新。

          行业展望:目前的数据中心行业及其管理者面临什么样的挑战,使锂离子电池成为阀控式铅酸蓄电池的适当和有益的替代产品?

          帕特里克•多诺万:主要挑战包括以下内容:最大限度地利用现有的空间,以支持业务或租金的租户;最大限度地减少运营费用,特别是UPS电源冷却能耗,电池维修和电池更换服务费用。而采用锂离子电池是解决这些问题的关键。  

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          行业展望:在数据中心行业,锂离子电池为什么要花那么长的时间才成为其一个可行的选择呢?

          帕特里克•多诺万:虽然在过去的20年里,锂离子电池已应用在各种商业应用中,但他们很少被用于数据中心的UPS中,这是因为其成本比较高昂。就在几年前,锂离子电池的成本是铅酸蓄电池的5到10倍。现在,其成本溢价仅为铅酸蓄电池的1.5到3倍。尽管这一资本支出溢价仍可能听起来很多,但如今了解全部采用锂离子与普通VRLA蓄电池的运行费用效益是很重要的。事实上,经过我们的总拥有成本(TCO)分析,我们看到如果使用年限为10年,采用锂离子电池的成本将节省约10%。我们最近发表了一个权衡工具,以帮助人们快速和容易地对自己的投资进行比较。

          我认为人们对安全问题的关注,是限制其在数据中心使用的另一个原因。多年来其安全性已取得了很大的进展,因此这些电池非常安全,在这方面与其他常见的电池类型非常相似:化学变化和包装上的改进使锂离子电池的性质更加稳定,生产工艺和过程成熟可靠,采用的材料更加耐用,采用电池管理方案进行测试和现场验证,以防止锂离子电池过充电或过过热。

          如今数以亿计的便携式电子产品,例如智能手机和电动汽车的大量使用锂离子电池,这都是锂离子电池的安全有利证据。

          行业展望:在尺寸、充电性、价格、热敏性方面,锂离子电池与传统的铅酸电池相比,有哪些特点与优势?

          帕特里克•多诺万:首先,锂离子电池将很多精力投入到使其体积更小的技术改进方面。其结果是,锂离子电池与采用阀控铅酸蓄电池的解决方案相比,在提供相同的功率的情况下,其占用空间仅为铅酸电池的三分之一(或更少)。这样做的好处,帮助客户增加现有IT系统的部署规模,同时也降低了散热需求,节约投资成本和运营成本。

          在较大规模数据中心的UPS电源采用的锂离子电池对温度波动更不敏感,并且在可以接受的最高温度对锂离子电池寿命的影响不大。这种能力可以让客户降低冷却能力,以及降低UPS电源的使用空间。

          此外,锂离子电池与先进的电池监控系统(BMS)结合,可以提供关于一个电池运行时间和健康状况的清晰而详细的信息。正如你可以轻松地在智能手机看到还有多少电量一样方便,其本质上采用的是相同的技术,

          另外,锂电池的工作寿命是10到15年,而铅酸电池通常只能持续4到6年。更长的保质期大大降低了电池更换的成本和维护负担。

          行业展望:锂离子电池能像铅酸蓄电池一样可以回收利用吗?

          帕特里克•多诺万:这两种类型的电池目前都是可回收的,然而,目前在世界大部分地区,回收铅酸蓄电池要比UPS和电动车采用锂离子电池要容易得多。但由于不断增长的需求,以及新的回收设施陆续建成,届时可以处理大量的锂离子电池。而目前所购买的锂离子电池系统需要10年后再进行回收,我希望届时进行回收利用时可以有足够的选择。

          行业展望:锂离子电池可以与铅酸蓄电池一样使用相同的管理系统吗?

          帕特里克•多诺万:虽然锂离子电池有很低的维护要求,但是当涉及到电池,特别是锂离子电池时,安全性是一大问题。由于锂离子电池系统更敏感,特别是进行充电和放电时,施耐德电气所有锂离子电池系统都是通过 电池管理系统(BMS)来实现完成。这项技术是由微处理器、传感器、开关及其相关电路自动收集和报告所需的数据,以准确了解电池系统的健康状况,进一步降低工作人员的维护负担。这些数据包括电池温度,充电量和充电率以防止短路和过充。该系统也有助于保护电池免受损坏,防止电压过低或放电。该BMS系统为用户提供UPS和电池状态的准确信息,健康状态和有效运行时间。

          行业展望:这些电池将会对未来的数据中心行业有什么影响?

          帕特里克•多诺万:可以肯定的是,锂离子电池正在增加UPS行业技术的赌注。与传统的控制阀式铅蓄电池相比,锂离子电池减少重量和空间方面有着显著的优势,并可以提供双倍的工作寿命。

          然而现在,锂离子电池的价格仍然是铅酸蓄电池系统的两至三倍,铅酸蓄电池仍将可能是占主导地位和低成本的能源储存解决方案,至少在短期内。但除了这些简单的规格比较之外,锂离子电池可能会对未来的数据中心产业产生更大的影响。这是相当真实的,因为越来越多的企业希望采用基于开放式计算的体系结构,他们将会指定采用锂离子电池作为机架中服务器电源的供电单元。

          某些类型的容量存储锂离子电池(又名“能源单元”)进行了优化,可以提供更长的时间运行时间。这些锂离子系统作为一个长期的能源存储设备会出现在数据中心中,有可能会取代传统的发电机吗?软件和应用的容错能力不再会受到备份时间的限制?或者,这些系统可以用于峰值较低的电力网络?未来数据中心的锂离子电池系统,这些都将是其一些更有趣的可能性。