协会动态
经典内容 | 数据中心不间断电源变迁与发展
时间:2022-11-16 来源:CCDC
在第十三届中国优秀数据中心峰会暨中国计算机用户协会数据中心分会第28届年会上,中国计算机用户协会数据中心分会专家委员尼米智出席“绿色高可用金融数据中心专场分论坛暨科华S³锂电金融解决方案推介会”分论坛,并发表演讲《数据中心不间断电源变迁与发展》,以下为演讲全文。
一、UPS的分类
数据中心行业不间断电源发展经历了从后备式(Off Line)、在线式(On Line)到交互式(Interactive)的发展阶段。后备式在早期使用较多,功率比较小;随着对供电质量要求变高和技术的发展,推出了正炫波在线式UPS;之后为了节电,交互式UPS应运而生,它结合了后备式和在线式的优点,突出高效节能特点,成为各厂主推的产品。
从UPS输出方面看,UPS分为工频机、高频塔机、高频模块机。工频机发展为高频机经历了一个漫长的过程。因为金融数据中心高可靠性要求,应该是最后一个放弃使用工频机的行业,目前还有金融数据中心仍在使用工频机。
目前市场上更多是使用高频塔机和高频模块机,两者在原理上没有太大区别,将是之后发展的方向。另外,还有HVDC、储能直供等方式也有应用。
二、UPS的发展方向
UPS的发展呈现数字化、高频化、智能化、模块化、绿色化的趋势,其中数字化、智能化、模块化为技术手段,以达到精准控制、高效节能、管理方便等效果。模块化UPS可实现分模块启停,便于管理,保持比较高的负载率,在节能上有一定贡献。
三、UPS后备储能
在UPS后备储能这块,早期是飞轮,但是因为国标的要求,飞轮在国内的应用并不是很广。铅酸蓄电池是传统、主流的UPS后备储能方式。现在锂离子电池的使用越来越多。
五六年以前,我们刚提出锂离子电池要进入数据中心行业时,大家觉得不可思议。当时我认为这是行业发展的一个方向,新产品发展总归有很多曲折的道路,有一段认识的过程。新产品淘汰就产品,要经历艰辛,也可能付出代价,但是发展趋势是不可逆的。
除了技术认知,目前锂离子电池价格不占优势,技术也存在一些优化点。这些年锂离子电池技术不断更迭,与铅酸电池价格也越来越接近,相信有一天双方价格将有一个交叉点,锂电池在数据中心的应用会有一定的发展。
其他的新型电池是国内外科研界的热门话题,目前在数据中心UPS和储能应用还是不够成熟的。
表1 锂离子电池前十名
表2 磷酸铁锂电池前十名
表3 三元锂电池前十名
四、锂电、铅酸电池市场量
锂电池自2015年至今年复合增长率40%左右。2020年6300MWh,其中动力型电池55%,储能型8%,消费型37%。
铅酸电池也在增长,十三五期间年增长率10%左右。2020年22000MWh,汽车、摩托车74%,电动自行车8%,其余占11%。
锂电池与铅酸电池总体差距仍然存在,锂电池发展潜力巨大。
这些年随着电动汽车的发展,锂电池在动力发展很快,90%的储能以锂电为主。从表1、表2、表3数据可见,目前在数据中心锂电池的应用以磷酸铁锂为主,三元锂电池总量更高。
三元锂电比磷酸铁锂电池密度要高、重量要轻,是未来的发展方向,目前仍待攻克一些技术、工艺问题。曾经看到过某大厂的服务器现场,三元锂电池直接应用在上下机柜里。
在数据中心行业中,还是可以看见对锂电的担心。锂电消防的问题是客观存在的,在一些大规模数据中心的规划中,建议将UPS主机与电池分置隔离,并配置气灭加水灭;对于边缘数据中心,可推荐分布式锂电源UPS。
五、数据中心绿电与储能
中国的储能更多在光能、风能等新能源的发电侧,用户侧的储能较少。
目前从经济角度来讲,如果峰谷电差价在0.7元,时间是5h以上,平电差价在0.4元,时间在4h以上,一天冲放电两次,储能在数据中心是有应用前途的,用储能设备替代UPS系统也是可以研究的。
所以说它有一个现实的推广意义,如果国家在用户侧有政策激励就更容易发展。
欧洲用户侧的储能发展比我们快速很多。我们也应该关注这个方向,怎么在数据中心用户侧发展储能、发展绿色能源,需要行业厂家和政府政策协同,技术和政策共同发力促进发展。