不间断电源(UPS)是数据中心中最关键的电源组件之一。然而,UPS 电源配套使用的电池的作用常常被忽略。
  

如果数据中心的市电出现故障,UPS 电源的电池必须立即接管并使用其存储的能量来支持工作负载,直到恢复市电,可以启动柴油发电机或可以将数据中心安全地关闭。
  

因此,UPS 电源的电池对于数据中心而言至关重要,以下重点介绍了为 UPS 电源选择电池技术时要考虑的关键问题。

 

UPS 电源各种电池的优缺点

可靠性和成本是所有数据中心的重要要求。UPS 电源电池是这些优先事项的主要贡献者,因为数据中心管理人员需要节能技术,以确保业务连续性、延长运营寿命和降低总体拥有成本(TCO)。
  

选择 UPS 电源需要探索不同电池技术的优缺点。用户需要选择哪一个会对总体拥有成本(TCO)、能源效率和充电率产生直接影响。传统的铅酸电池占据了 UPS 市场的 90%以上,但人们近年来对锂离子技术的兴趣与日俱增。
  

这是因为锂离子电池具有更小的占地面积和出色的快速充电能力。此外,锂离子电池的维护需求低,使用寿命长。但是,它们还需要专用的充电系统,电池管理以确保安全操作,并且不容易回收。
  

因此,值得考虑的是传统铅酸和锂离子电池的替代品,例如薄极板纯铅(TPPL)电池,该技术可提供与锂离子电池类似的性能优势,并具有比传统玻璃纤维隔板(AGM)电池更高的能源效率。

 

锂离子电池技术的兴起

电动汽车市场的增长导致锂离子电池技术的飞速发展。锂离子电池具有较高的充电接受度和快速充电能力。在市电频繁中断的地区,这种功能非常重要。锂离子电池使用电池管理系统(BMS)来控制充电的效率和安全性。
  

充电速度、能源效率和电池寿命都是锂离子电池吸引 UPS 电源应用的因素。由于电池管理系统(BMS)的内置诊断功能,这些电池的维护需求很低。锂离子电池在 25℃时有 15 到 20 年的设计寿命,但是几乎没有经过实践检验。
  

锂离子电池比铅酸电池体积小,而且重量也轻。这使数据中心可以从其 UPS 电源中恢复占地面积,并将其用于数据中心设备。

 

薄极板纯铅(TPPL)电池替代方案

薄极板纯铅(TPPL)电池是铅酸电池的一种高级形式,具有优于玻璃纤维隔板(AGM)电池的优势。首先,薄极板纯铅(TPPL)电池电池具有很好的快速充电能力。根据所使用的充电电流和电压参数,它们可以在 2 个半小时内充满电。
  

玻璃纤维隔板(AGM)电池的基准寿命为 5 到 6 年,而薄极板纯铅(TPPL)电池的设计寿命超过 12 年。尽管薄极板纯铅(TPPL)电池技术锂离子电池那么紧凑,但高能量密度的解决方案是可行的。

 

电池安全、回收和总拥有成本的考虑 

快速充电、低维护成本和长使用寿命是选择 UPS 电池的重要因素。但是其他因素也不容忽视。
  

•安全运输
锂离子电池的运输限制不适用于铅酸技术。薄极板纯铅(TPPL)电池被批准为非危险货物,可以不受限制地通过陆、海和空运输。但是,UN3480 类锂离子电池必须以部分充电状态(PSoC)装运。他们必须遵守包装规定,并且仅限于专门的货运航空公司。
  

•回收利用
铅酸电池已经建立了商业回收途径。95%的电池是可回收的,并且具有固有的使用寿命终止价值。锂离子电池可以 100%回收,但缺乏商业回收途径。根据化学性质,最终用户可能必须在使用寿命结束时为电池处置支付费用。随着锂离子市场的持续增长,这肯定会在未来改变。
  

•总拥有成本(TCO)
最终,总拥有成本(TCO)是使用其电池技术选择 UPS 电源的主要动力。初始投资、维护和运营成本以及使用寿命都在确定总拥有成本(TCO)方面发挥着重要作用。
  

锂离子电池价格更昂贵,但其设计寿命更长,这尚未在实践中得到证明。锂离子电池和铅酸电池具有不同的充电特性。安装锂离子电池的 UPS 电源解决方案需要新的充电基础设施,从而增加了初始投资。另一方面,薄极板纯铅(TPPL)电池使用与标准铅酸电池相同的充电架构。

 

结论
锂离子技术在电动汽车应用中的发展为数据中心等其他行业创造了机会。传统的铅酸电池、薄极板纯铅(TPPL)电池和锂离子电池都有各自的优缺点。为数据中心选择 UPS 的用户应在选择 UPS 解决方案之前牢记每种电池类型的优缺点。每个应用程序都有其独特的要求,并且数据中心已得到很好的建议,可以针对其应用场景寻求专家意见。