儲能鋰離子電池包在大型數據中心的供電方案分解

儲能鋰離子電池包在大型數據中心的供電方案。如今，數據中心技術發生不斷的演化。冷卻技術，機房空間，以及帶寬要求正在改變，以支持不斷變化的用例和數字經濟的發展。而且，隨著這些變化，電力需求也在不斷發展進步。今天就解析一下儲能鋰離子電池包在大型數據中心的供電方案。

鋰離子電池包的發展歷史及其在數據中心的地位

當今IT行業的發展可謂日新月異，但儲能電池卻成了所有IT設備發展的一個主要瓶頸，因為很久以來電池的能量密度很難像芯片的摩爾定律一樣定期升級翻倍。在數據中心，我們采用大量的鉛酸免維護電池作為UPS備用儲能，作為數據中心供電的最后一道防線，所有的負載安危都寄托在電池的可靠性上，但實際使用中我們發現30%以上的數據中心負載掉電是由于電池失效引起的。

自從1859年法國人普蘭特發明鉛酸蓄電池以來，鉛酸蓄電池技術發展非常緩慢，基本上沒有大的沖破。對于所有數據中心管理人員來說，鉛酸蓄電池始終是一個令人頭疼卻又不得不面對的事實。它對使用場景的要求很苛刻：環境溫度既不能過低也不能過高；電池既怕常常放電又怕總不放電；使用時既不能快速充電還不能快速放電；需要獨立的電池房間以避免酸霧侵蝕其它設備，電池占地空間巨大，樓板承緊要求極高。

隨著市電供電環境的日趨改善，以及數據中心供電系統的高度冗余化設計，UPS配套蓄電池很少有真正發揮放電作用的時候。但卻仍舊需要服務工程師定期維護和充放電以激活其性能。為了能夠知道蓄電池這個“黑盒子”的真切性能，有些客戶還專門配置了在線監測裝置，以便實時知道每一只蓄電池的狀態。所有這些措施都是為了讓蓄電池在關鍵時刻能發揮作用，但是我們為此付出的代價仿佛太大了。

最近10年，以鋰離子電池包為代表的新型儲能電池已經在消費電子范疇占據90%以上市場。而伴隨著電動車行業的高速發展，今天的鋰離子電池成本已經比5年前下降了70%。另一方面，自2016年以來席卷中國的環保風暴，已經使全國近80%的中小規模鉛酸電池工廠封閉，鉛價成本的逐年上漲也使得鉛酸蓄電池成品價格水漲船高。這種此消彼長的趨勢已經逼迫大多數鉛酸蓄電池工廠部分轉型加工鋰離子電池，因為這場儲能技術的革命給整個鉛酸蓄電池行業帶來的壓力是致命的，不轉型就會被淘汰。

應對傳統蓄電池的挑戰

傳統的鉛酸蓄電池通常被認為是數據中心電源鏈中的“薄弱環節”。為現代化數據中心設施提供后備電源的傳統蓄電池，可能會在任何時候都會潛在的故障。這些傳統蓄電池的維護費用高，重量大，需要定期更換。雖然采用監控，管理和服務創新等技術和措施，但也增加了成本。

因此，數據中心管理人員非得考慮采用更好的電池技術來幫助他們克服當今數據中心設施面臨的一些挑戰。因此，性能更好的電池將會得到更廣泛的使用。

這種蓄電池所提供的好處包括：

●更好的電池可靠性

●重量較輕

●更加容易更換

●尺寸較小

●更長的生命周期

●適應較高的溫度

●更長的保質期

鋰離子電池在通信行業使用方案

目前，在通信行業，鋰離子電池產品主要以48V電池模塊形式出現的，當與336V直流電源配合使用時，選擇7個48V鋰離子電池模塊串聯成336V鋰離子電池包使用。由于鋰離子電池非得使用BMS且需要對每個3.2V單體進行監測和控制，以保證電池的一致性，但單一BMS管理100只以上的單體電池難度也很大。

針對此問題，我們提出了336V鋰離子電池包雙層管理模式，底層為單元BMS，對單個48V鋰離子電池模塊進行監測和管理；上層為系統BMS，綜合解決底層7個BMS單元的監測信息和管理要求，同時與336V直流電源監控模塊進行通信，來實現對336V鋰離子電池包內部電芯進行管理，確保電池充放電的安全。

隨著全球鋰離子電池行業持續張大規模并削減成本，人們可能會看到這種處理方案將成為確保數據中心電力可靠性的主要辦法，并取代鉛酸蓄電池。

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