科华UPS不间断电源近年来在锂电池的应该用已经有个长足的进步,直到*近两年锂电池才有了突飞猛进的进步,逐步被市场做接受,那么为什么锂电池的发展如此缓慢呢?**我们就来简单刨析一下锂电池的应用始末。
锂电池已经在各种应用中商业化了多年。那么,为什么它们没有**用于数据中心UPS的电池呢?事实上,原因是,与所有其他应用一样,锂电池无法在价格、能量密度、功率、安全性和可靠性方面为UPS供应商提供合理的平衡。但近10年来,锂离子化学成分和技术的提升为UPS供应商提供了可行的解决方案。这些改善很大程度上得益于电动汽车产业发展的推动。
VRLA电池与磷酸铁锂电池的比较。
磷酸铁锂电池价格优势将逐渐凸显,储能将是未来磷酸铁锂重要的潜在市场。
据悉,与三元路线相比,磷酸铁锂在使用寿命、安全性、快速充放电等方面优势明显,更适合储能市场。在UPS不间断电源系统中,备用电池是整个供电系统供电保护的**一道防线,也是供电维护的重点和难点。在系统中断事故中,电池引起的故障占很大比例,因此人们对备用电池技术的变化会更加谨慎。
1.质量能量比低,体积能量比低,电池重量大,占地面积大。
2.充放电效率较低,约为92%。使用一段时间后,充电和放电效率会降低。
VRLA电池寿命短,设计寿命5-8年,实际使用多为3-5年。
4.工作环境要求高温。当温度超过25时,环境温度升高7 ~ 10,电池寿命将损失一半。
铅**用于蓄电池,在开采、加工和使用过程中容易对环境造成严重污染。
不间断电源蓄电池
铅酸电池
为了解决上述问题,磷酸铁锂电池在通信行业大功率UPS和一些**品牌中的应用日益增多。不间断电源市场的一个新趋势是人们对数据中心和不间断电源应用中的锂离子电池越来越感兴趣。与传统铅酸电池相比,锂离子电池的使用寿命更长,体积和重量更小,能够在更宽的环境下工作,并且可以在大电流下快速充放电,具有优越的耐高温性能,在 10 ~ ﹢ 65仍能正常工作;总拥有成本(TCO)更好。
磷酸铁锂电池产品的特点
磷酸铁锂电池的主要技术要点是:标称电压为3.2V,一般充电电流为0.2~0.5C,**充电电流为1~1.5C,充电电压低于3.65V时性能稳定;一般放电电流为0.5~1C,**放电电流为5~10C,放电终止电压为2.0V充电温度范围为0~55,放电温度范围为-20~60。磷酸铁锂电池具有以下优点:
1.输出电压高:磷酸铁锂电池的工作电压范围为2.5~3.6V,平台约为3.2V
2.安全性强:磷酸铁锂正极材料电化学性能好,充放电平台稳定,充放电时结构稳定,可过放电至零伏即使电池内部或外部受损,电池也不会燃烧或**,安全性更好。
3.高温性能好:外部温度为65时,内部温度高达95,电池放电时,温度可达160,因此电池结构安全完好;
4高效输出:标准放电为2 ~ 5c,连续大电流放电可达10C,瞬时脉冲放电(10S)可达20C
5 高循环寿命:500次循环后,其放电容量仍大于95%;
6.使用方便:快速充电;
7环保:整个生产过程清洁无毒。所有原料均无毒。
8非稀有资源:磷酸铁锂电池以磷酸源、锂源、铁源为原料,无战略资源和稀有资源。
在成熟的储能应用中,磷酸铁锂电池分布式储能电源已**应用于通信基站、用户侧调峰填谷、离网电站、微电网、轨道交通、UPS甚至家庭储能等多个场景。预计到2020年,中国储能市场累计装机容量将超过50GW,预计将带来磷酸铁锂电池需求的大幅增长
5G面临着相当“不利”的发展因素,——5G基站的功耗可能比4G基站高出数倍,同时对供电系统的扩容提出了很大的需求。目前4G小基站主要采用锂电池,而大型储能基站仍以铅酸电池为主。由于5G设备的功率大于4G,相应的也就意味着运营商几乎所有机房都必须对供电系统进行改造,以保证供电,包括开关电源、蓄电池、电源线。
铅酸电池由于污染和性能逐渐不能满足通信基站的要求,逐渐被淘汰。然而,在选择替代能源时,出现了一些新的问题。例如,储能磷酸铁锂电池正在大面积使用。运营商在激烈的竞争和技术发展中不断追求低成本。购买低成本锂电池是降低成本*直接有效的方法。升级到5G后,基站系统中磷酸铁锂电池的性能会极大影响网络信号的稳定性,关系到用户的使用和体验。运营商对电池的一致性和稳定性也有更高的要求。根据磷酸铁锂电池的特点,在设置ups电源系统时,只需将UPS的充电电压调整到锂电池所需的电压即可。因为即使锂电池长时间处于充电状态,由于其IBMS均衡保护功能,电池性能也不容易发生变化。示例-数据中心的不间断电源电池容量配置:
电池室内启动空调的环境温度设定为25,UPS系统容量为200kVA(396V/425A),电池放电时间为0.5小时。根据计算,需要配置一套396v/500 ah 铅酸电池或一套396V/200Ah铁锂电池。考虑到机房相同的承重条件,后者占前者的28%,后者占前者的16%。利用磷酸铁锂电池的大电流放电特性,降低机房面积和承重要求,更容易实现分散供电。
锂电采用三层电池管理系统,从电池芯到电池柜和电池柜的并联系统,保证了锂电一层一层的可靠性。华为管理系统具有电池单体电压和温度检测、单体均流管理、充放电检测、SOC和SOH管理、报警管理、报表分析等功能。实现电池故障的及时识别、预警和主动隔离。
其次,锂电拥有业内****的主动均流技术,支持新旧电池柜混用。锂电柜的平行循环可控制在2%以下,**降低成本。
在硬件设计方面,锂电柜配备了断路器,电池管理模块配备了保险丝和继电器,以确保快速动作,并在出现故障时保护电池。
在运维管理方面,锂电管理系统可以集成到UPS管理系统中,电池管理和UPS管理系统是一个完整的系统。锂电管理系统可将电池信息上传至UPS系统,并配合华为UPS及网管系统实现智能电池管理,降低检测频率,确保锂电运行状态随时可查、可管、可控。
结束语
锂离子电池采用率低的原因是初始成本高,对其安全性缺乏信心。但我们相信,随着锂离子电池技术的成熟和制造能力的增长,更多的供应商将开始进入锂电磷酸铁池UPS的应用领域,终端用户对数据中心全生命周期实践的认知将为锂离子电池的部署制定越来越多的计划和预算。数据中心的储能转型已经在进行中。
虽然基站电源领域是铅蓄电池的传统需求侧,但由于国家政策的定向转型,该领域的增速将向锂电梯级利用转变.
科华UPS不间断电源的全系列锂电池产品已经上线,拥有众多**技术, 安全可靠:**覆盖的变量监控与智能评估,针对锂电BMS 和UPS 保护特性打造三级保护控制策略,为系统提供可靠保障。
减少运维:充放电循环次数高达 5000 次,使用寿命高达 10 年,系统全生命周期无需更换电池,减少维护时间,降低设备维护成本。
降低投入:能量密度高,占地面积小,重量轻,相同功率密度下,重量及体积约为铅酸电池的 1/3,占地面积与承重可节省 2/3,有效降低设备空间成本投入。
节能环保:备电系统采用非浮充设计,节约电能,锂电池采用清洁无污染材料,绿色环保。