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鋰電UPS如何成為數據中心新選擇

鉅大LARGE  |  點擊量:829次  |  2019年12月06日  

供配電系統作為數據中心的動力心臟,其設計和管理在整個數據中心中占有重要地位。目前,隨著數據中心的不斷發展,尤其是隨著云時代數據中心服務器規模越來越大、功率密度越來越高,供配電系統也出現了新的訴求和新的發展趨勢,比如更優的設計和智能化的管理。具體來說,云時代數據中心的供配電系統主要有以下3大發展趨勢:


趨勢一:供配電融合設計,全鏈路監控


大型數據中心超高的功率密度導致數據中心供配電往往越做越大。一個3000㎡的數據中心基本需要1.5MW的供配電,UPS一般需要并機才能滿足需求。


但是并機方案上下級配電配置繁冗,占地面積大,且并機線纜多,施工復雜,比如一個3并機安裝往往需要連接14組線纜,安裝時長約為120人時。


此外,由于配電、UPS以及電池監控相互割裂,供電鏈路一個故障就會多方告警,引起告警風暴,故障難定位,一些重大風險無法主動隔離,帶來事故隱患。


供配電系統融合的設計方案


l輸入輸出柜及UPS融合于一體


l減少了繁冗配電,節省占地和安裝時間


l供配電全鏈路監控,故障快速定位,提升可靠性


趨勢二:模塊化設計,提升運行效率與運維效率


目前高頻塔式UPS與模塊化UPS均可做到最高96%的效率值,但這是在負載率在50%以上才能達到的,常見工況下UPS負載率在20——40%左右。高頻塔式機在此工況下只能做到94——95%的效率,而主流模塊化UPS普遍具備“模塊休眠”特性,在保證一定系統冗余的基礎上,可以休眠一定數量的模塊(手動或者設置自動),讓UPS系統工作在效率比較高的區域,即保持在效率最高點96%附近。


另外,對于高頻塔式UPS系統,擴容困難,運維復雜,維護技能要求高,導致數據中心技術人員誤操作風險大大增加,發生故障時即使有備件也無法快速處理,而且必須由原廠售后完成維護,導致系統恢復周期長,增加了業務中斷的風險。


模塊化UPS支持在線熱插拔,靈活適配業務動態發展的需要,維護時間縮短至5min,使業務因供電問題而中斷的風險大幅降低。模塊化UPS可靠性更高,更加符合現代數據中心的運行要求,同時在效率、可維護性、可擴展性方面也具有傳統UPS不可替代的優勢。


趨勢三:鋰電UPS成為數據中心新的選擇


電池是供配電的關鍵組成部分,作為動力提供的最后保障,其狀態的好壞直接影響到供配電系統的正常工作。在當前UPS電源供應領域,應用鉛酸電池解決方案比例較高。


但是鉛酸電池使用壽命短,可靠性差,能量密度低,占地面積大等缺點日益凸顯,使得UPS整體解決方案的可靠性,可用性,靈活性大打折扣。


和鉛酸相比,鋰電在技術上有明顯的優勢:


①鋰電UPS使用壽命內電池更換次數較少(可能無需更換),從而消除電池更換造成的宕機風險。


②同等能量下,重量為鉛酸蓄電池的四分之一。


③放電次數是鉛酸蓄電池的5倍以上。


④在多種主要斷電場景中,充電速度提高4倍以上。


正因為鋰電的諸多優點,加上鋰電價格的降低和鉛酸電池成本的逐年上升,鋰電UPS解決方案正成為客戶的新選擇。


比如,華為的FusionPower系列UPS將輸入輸出柜及UPS融合于一體,不僅減少繁冗配電,更為客戶節約40%占地面積和60%安裝工時;全模塊冗余設計,可做到無單點故障,匹配關鍵部件失效預警,系統異常主動脫扣功能、iPower智能管理手段,保障系統可靠運行,同時簡化運維工作。


iPower具備供配電全鏈路可視化監控,定位故障點,同時具備故障錄波輔助分析功能;具備風扇、電容、電池等易損器件健康度檢測功能,提前識別故障隱患,對于風扇采用轉速智能檢測方式,對于電容采用壽命預測方式,對于電池采用智能電池內阻、溫度、電壓檢測,自動分析電池SOC(容量狀態)與SOH(健康狀態),同時具備配電系統節點溫度監控功能,對銅牌溫度狀態進行實時檢測,進行早期失效預警,降低失火風險。


同時FusionPower配套華為自研的SmartLi鋰電池儲能系統解決方案,提升數據中心可靠性與傳統鉛酸電池相比,具備高可靠,使用壽命長,占地面積小,運維簡單等優點。


華為SmartLi的均流技術支持新舊電池柜混用,鋰電柜并柜環流控制在2%以下,降低Capex。SmartLi采用磷酸鐵鋰電芯、模塊化設計、三級BMS系統(從電芯到電池柜,再到電池柜并聯系統),層層保障鋰電的可靠性。


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