如何消除采用锂离子电池储能的疑虑

据外媒报道，如今，很多数据中心管理人员仍然对需求方响应和储能系统的实用性存有疑虑。UPS厂商Riello公司的Leo Craig认为，其潜在的回报远远超过了风险，并表示数据中心运营商应该利用锂离子UPS电池储能的优势。

调查报告表明，超过四分之三（77％）的组织有兴趣参与需求方响应（DSR），但其前提是不会对其核心业务产生负面影响。而这个调查并不足为奇，随着电网面临越来越大的压力，数据中心运营商显然越来越接受更灵活、更可靠的电力网络。但是当运营商需要数据中心实现100％正常运行时间时，显然不愿意做任何可能削弱电源弹性的事情。

通常，数据中心等关键任务站点会产生一些风险。而且有充分的理由这样做，特别是与能源相关的中断可能导致企业损失约为17％的年营业额。很多组织希望新技术和产品在日益成熟之后才会采用。

而这取决于数据中心使用不间断电源（UPS）和电池的好处，而不仅仅是作为备用电源系统，而是作为一种发电和存储绿色能源的手段。

采用锂离子电池替代铅酸蓄电池

铅酸蓄电池也称为阀控铅酸（VRLA）蓄电池，长期以来一直是数据中心运营商的备用电源首选的储能产品，其运行可靠且相对成本较低，特别是初始购买成本较低。

铅酸蓄电池达到最佳性能需要采用机房空调控制环境温度（20°C ～25°C）。此外，铅酸蓄电池需要大量的维护，并且其电池阻抗将会随着时间的推移而增加，这降低了它们的储能容量，因此需要频繁地更换铅酸蓄电池。

如今，锂离子电池正在成为越来越可行并且具有吸引力的替代品。与铅酸蓄电池相比，锂离子电池可以在不到一半的空间内提供相同的功率密度。可以在更高的温度（高达40°C）下安全运行，充电速度更快，循环寿命是铅酸蓄电池的50倍。

在锂离子电池的工作寿命期间（可能为10-15年），铅酸蓄电池很可能需要更换两次甚至三次。因此，虽然锂离子电池的初始成本仍然高于铅酸蓄电池，但其10年工作寿命期间的总体拥有成本（TCO）与铅酸蓄电池相比可能会减少10%-40％。

当然，这并不意味着数据中心的每台UPS都会使用锂离子电池。但在竞争日益激烈的行业中，正在迅速成为为数据中心提供优势的选择。

锂离子电池可以在更小的空间内提供相同的功率，并且可以在更高的温度下运行甚至可以消除对电池室的需求。由于商业地产成本很高，这些潜在的楼层空间和空调节省无疑将受到数据中心运营商的欢迎。

采用锂离子电池改善的环境绩效和潜在收入来源，可用于将成本节省转移给客户，可以获得显著的竞争优势。

UPS厂商Riello公司与电池制造商Yuasa密切合作，最近完成了几个使用锂离子电池项目的部署。

高级技术协调员Peter Stevenson回答了一些有关锂离子电池及其与UPS电源一起使用的最常见问题。

（1）将锂离子电池与数据中心UPS一起使用有哪些主要优势？

锂离子电池约占同等容量的铅酸蓄电池体积和重量的25％，因此在空间有限的环境中，这是一个很大的好处。

它们对温度波动的敏感性要小得多，因此，例如，在30°C环境下工作的锂离子电池的工作寿命比在20°C时工作的铅酸蓄电池的工作寿命还要长。在许多环境中，这意味着可以使用自然冷却系统，而不是昂贵的机房空调，这在总体拥有成本方面具有重要的优势。

预测锂离子电池的老化也更容易，而铅酸蓄电池有时会出现性能快速下降的风险。

最后，锂离子电池的深度放电周期通常是铅酸蓄电池的50倍。虽然这在传统UPS中并不是非常重要。而太阳能和风力发电的快速增长，意味着UPS电源的角色将从纯粹提供应急电源转换为产生收入的储能系统，这可能会发生变化。

（2）使用锂离子电池代替铅酸蓄电池有什么缺点吗？

锂离子电池主要缺点是初始成本高昂。尽管在过去的20年中，锂离子电池的生产采用了自动化制造工艺，导致成本显著降低，但与铅酸蓄电池相比，其原材料仍然很昂贵。

锂离子电池的回收也是一个问题。仍然需要做很多工作来重现铅酸蓄电池的成熟和成本效益的再循环。

（3）UPS电源中的锂离子电池是否安全？

锂离子电池采用多种化学和结构，因此可针对不同的应用进行优化。关键任务系统中使用的电池比移动设备中的超轻电池采用更加强大的化学物质和包装。

（4）电池监控对锂离子电池有重要影响吗？

高压锂离子电池应用必须使用先进的电池管理系统（BMS），因为每块电池必须使用电子电路单独监控和控制，以保持充电的平衡状态。

类似的电池管理系统（BMS）对于铅酸蓄电池是可选的选项，并且虽然在大规模应用中是优选的，但它们将导致产生显著的额外成本。

（5）为什么数据中心还没有完全接受锂离子电池的储能潜力？

这是一种“眼见为实”。其他行业成功的例子有望在未来几年增加数据中心采用锂离子电池的信心。现在使用锂离子电池的20兆瓦并网储能系统的部署也应该提供激励措施。

展望锂离子电池的未来应用

即便是最保守的估计，也表明目前英国的UPS电源中采用的锂离子电池的装机容量超过4GW，这足以为大约300万户家庭供电。

而这只是锂离子电池储能应用的冰山一角，未来的可能性是巨大的。人们需要确保在关键电源保护系统采用锂离子电池和需求方响应的优势。

这不仅适用于数据中心，它还涉及具有现场备用发电的其他站点，例如医院或公用事业等领域的基础设施。而采用锂离子电池储能系统最终将获得更大的回报。