动态电压恢复器、锂电池在数据中心应用探讨
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发布时间：2024-10-12 04:31
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时间：2024-12-04 04:36
首先，我们需要分析数据中心能源效率问题。未考虑节能设计的数据中心典型能耗状况如表1-1所示。
表1-1数据中心设计等级：TIA-942:Ⅳ级
实际IT负荷量：30%
由表1-1可知，供变配电系统损耗在数据中心整体占比很高，其中UPS供电系统损耗占比最大。主要原因是供电设备容量利用率低下。一般2N系统中供电系统效率仅有75%左右，近年来，随着高频UPS应用，系统效率有所升高，但大部分损耗依然在20%左右。
因此，要提升数据中心供电系统效率，首先应降低不间断电源系统的损耗。
UPS在数据中心供电系统中的角色是为应对不停电的供电需求而产生的设备，其根本目的在于实现交流输入的不停电供电功能。其延伸作用是为IT设备改变市电供电质量。
要使后端负载满足不停电的供电需求，首先要了解IT负载的用电特性。由表2-1可知，实际上UPS在改变市电供电质量上对于服务器几乎无影响。
以下我们对动态电压恢复器与UPS性能进行对比，同时对各性能指标所带来的影响进行分析。根据主要性能对比，我们可以看到，在单机容量、系统效率、负载类型、零线隔离上动态电压恢复器具有优势，在储能形式、断电响应时间、电质量控制方面UPS具有较大优势。
以PUE1.3的数据中心为例，约77%为IT设备用电，其余23%中有接近50%设备同样需要不间断电源进行后备供电保障。故不间断电源实际带载数据中心约88.5%以上设备。
采用供电侧节能解决方案后PUE比值计算如下（以最低节能值计算）：PUE=(1.3-1*88.5%*5%（最低节能值）)/1=1.256
以最低节能值计算，采用供电侧节能解决方案其PUE节能理论值已经达到了暖通系统中水冷系统与间接蒸发冷系统节能差值。节能效果非常明显。
目前数据中心储能主要由铅酸电池和锂电池两种。由于飞轮造价较高，占地空间大，自重较大，所以使用受限，故在本文中我们主要对锂电池储能和铅酸电池储能进行对比分析。
数据中心锂电储能基本采用安全性较高的磷酸铁锂电池。从使用寿命、占地空间、设备重量、放电性能、维护费用上磷酸铁锂电池性能指标均超过铅酸蓄电池。目前*锂电池储能主要因素有两点：1、锂电池造价较高；2、传统UPS厂商技术架构偏硬件，而锂电储能对于锂电池BMS控制系统有较高要求，传统UPS厂商技术积累较少， BMS系统研发受限，造成大部分厂商无法配套锂电池储能。
但在数据中心应用中，锂电池具有较高的应用价值。磷酸铁锂电池比铅酸电池占地空间减半，可以给机架留出更多空间。磷酸铁锂电池使用寿命是铅酸电池一倍，综合成本磷酸铁锂电池更优。
以下是磷酸铁锂电池与铅酸免维护蓄电池在500KVA后备15分钟要求下的性能指标对比：
