鋰電池在各種不同應(yīng)用中的商用化進(jìn)程已有20余載。那么，它們何以未被普及用于數(shù)據(jù)中心UPS中的電池呢?事實(shí)上，其原因在于，與所有其他的應(yīng)用一樣，鋰電池在UPS應(yīng)用中無(wú)法為UPS供應(yīng)商提供價(jià)格、能量密度、功率、安全性和可靠性方面的合理平衡。但在過(guò)去10年里，鋰離子化學(xué)成分和技術(shù)的改進(jìn)已為UPS供應(yīng)商提供了可行的方案。這些改進(jìn)很大程度上是源于于電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)。

閥控式鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較

磷酸鐵鋰電池價(jià)格優(yōu)勢(shì)將逐步凸顯，未來(lái)儲(chǔ)能將是磷酸鐵鋰重要的潛在市場(chǎng)。據(jù)悉，與三元路線相比，磷酸鐵鋰在使用壽命、安全性、快速充放等方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，更適用于儲(chǔ)能市場(chǎng)。在UPS不間斷供電系統(tǒng)中,后備蓄電池組是整個(gè)供電系統(tǒng)的最后一道供電保障防線，又是電源維護(hù)工作的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在系統(tǒng)中斷的事故中，由電池組引發(fā)的故障所占比重較大，因此，人們對(duì)后備電池技術(shù)的變革會(huì)更加謹(jǐn)慎。

1、質(zhì)能比低、體積能量比低，電池重量大，占地面積大。

2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時(shí)間后充放電效率還會(huì)下降。

3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設(shè)計(jì)壽命5-8年，實(shí)際使用大多為3～5年。

4、運(yùn)行環(huán)境溫度要求高，在溫度超過(guò)25度時(shí)，環(huán)境溫度每提高7～10℃時(shí)電池壽命折損一半。

5、蓄電池大量采用鉛，其開(kāi)采、加工和使用過(guò)程中均容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

為了解決以上問(wèn)題，通信行業(yè)和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在不斷增加，UPS市場(chǎng)一個(gè)新趨勢(shì)是對(duì)數(shù)據(jù)中心和UPS應(yīng)用中鋰離子電池的興趣日益增長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，鋰離子電池具有更長(zhǎng)的使用壽命、更小的尺寸和重量、在更廣泛的環(huán)境中運(yùn)行的能力，以及可大電流快速充放電，耐高溫性能優(yōu)越，在﹣10℃～﹢65℃情況下仍然能夠正常工作;總體擁有成本(TCO)更優(yōu)。

磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品特點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池主要技術(shù)要點(diǎn)如下：標(biāo)稱電壓3.2V，一般充電電流為0.2~0.5C，最大充電電流為1~1.5C，充電電壓在3.65V以下時(shí)性能穩(wěn)定;一般放電電流為0.5~1C，最大放電電流為5~10C，放電終止電壓為2.0V;充電工作溫度范圍為0~55℃，放電工作溫度范圍為-20~60℃。

磷酸鐵鋰電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺(tái)約3.2V;

2安全性強(qiáng)：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以過(guò)放電到零伏。即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;

3高溫性能好：外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;

4高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)20C;

5高循環(huán)壽命：經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;

6使用方便：可快速充電;

7環(huán)保：整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程清潔無(wú)毒。所有原料都無(wú)毒。

8非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無(wú)戰(zhàn)略資源及稀有資源。

磷酸鐵鋰電池在UPS電源供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

在目前較為成熟的儲(chǔ)能應(yīng)用中，磷酸鐵鋰電池分布式儲(chǔ)能電源，早已被廣泛運(yùn)用到通信基站、用戶側(cè)削峰填谷、離網(wǎng)電站、微電網(wǎng)、軌道交通、UPS甚至家庭儲(chǔ)能等多個(gè)場(chǎng)景。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將超過(guò)50GW，有望為磷酸鐵鋰電池需求帶來(lái)顯著增量。

5G面臨一個(gè)相當(dāng)“不利”的發(fā)展因素——5G基站的功耗可能將數(shù)倍于4G基站，同時(shí)對(duì)電源系統(tǒng)提出了極大的擴(kuò)容需求。目前鋰電池主要應(yīng)用于4G小基站，大型儲(chǔ)能基站仍然以鉛酸電池為主。由于5G設(shè)備的功率相比4G更大，這相應(yīng)地意味著運(yùn)營(yíng)商當(dāng)前幾乎所有的機(jī)房都必須對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行改造以保證電力供給，包括開(kāi)關(guān)電源、蓄電池、電源線都得重新更換。

鉛酸電池由于污染和性能漸漸不能適應(yīng)通信基站的要求，逐步淘汰。但在選擇替代能源時(shí)，也初步出現(xiàn)了新的問(wèn)題。如正在大面積使用的儲(chǔ)能磷酸鐵鋰電池，運(yùn)營(yíng)商們?cè)诎谉峄?jìng)爭(zhēng)及技術(shù)發(fā)展中，不斷追求低成本，采購(gòu)低廉鋰電池是最直接有效的降成本方式。

在升級(jí)至5G后，基站系統(tǒng)中磷酸鐵鋰電池性能將大大影響網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定程度，這關(guān)系到用戶使用狀況及體驗(yàn)，運(yùn)營(yíng)商對(duì)電池一致性、穩(wěn)定性要求也更高。針對(duì)磷酸鐵鋰電池的特性，在UPS供電系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，只須把ups給電池組的充電電壓調(diào)整到鋰電池所需要的電壓即可。因?yàn)殇囯姵丶幢闶情L(zhǎng)期處于充電狀態(tài)下，由于自身的IBMS均衡保護(hù)功能，電池性能是不容易發(fā)生改變的。

舉例說(shuō)明-數(shù)據(jù)中心UPS電池容量配置：

電池室空調(diào)啟動(dòng)的環(huán)境溫度設(shè)定為25℃，UPS系統(tǒng)容量200kVA(396V/425A)，蓄電池放電時(shí)間0.5小時(shí)。經(jīng)計(jì)算，需配置396V/500Ah鉛酸電池1組，或者396V/200Ah鐵鋰電池1組?？紤]同樣的機(jī)房承重條件，后者占地面積是前者的28%，后者重量是前者的16%。利用磷酸鐵鋰電池大電流放電特性，降低機(jī)房面積和承重要求，更容易實(shí)現(xiàn)分散供電。

鋰電采用三層電池管理系統(tǒng)，從電芯到電池柜、電池柜并聯(lián)系統(tǒng)，層層保障鋰電可靠性。華為鋰電管理系統(tǒng)具備電池單體電壓、溫度檢測(cè)，單體均流管理，充放電檢測(cè)、SOC、SOH管理，告警管理、報(bào)表分析等功能。實(shí)現(xiàn)電池故障及時(shí)識(shí)別，早期預(yù)警，主動(dòng)隔離。

其次，鋰電擁有業(yè)界獨(dú)有的主動(dòng)均流技術(shù)，支持新舊電池柜混用，鋰電柜并柜環(huán)流可以控制在2%以下，顯著降低成本。

在硬件設(shè)計(jì)方面，鋰電池柜配有斷路器，電池管理模塊配有熔斷器、繼電器，保障出現(xiàn)故障時(shí)，快速動(dòng)作，保護(hù)電池。

在運(yùn)維管理方面，鋰電管理系統(tǒng)可以集成到UPS管理系統(tǒng)，電池管理與UPS管理系統(tǒng)是一套完整的系統(tǒng)。鋰電管理系統(tǒng)可以將電池信息上傳至UPS系統(tǒng)，配合華為UPS與網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池智能管理，減少檢測(cè)頻率，做到鋰電運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)可查、可管、可控。

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