现代生活不断产生并需求许多数据,这些数据存储在数据中心。伴随着5G、无人驾驶、物联网、人工智能等大数据的运用,数据中心将会以惊人速度开展。众所周知,数据中心是用电大户,研讨数据中心节能及节省电费是数据中心建设的重点,而数据中心不间断电源体系(UPS)的普遍运用为节能技能的运用供给了先天条件。因此,UPS储能成为近年数据中心节能的热门话题。本文在此共享数据中心范畴UPS+储能联合供电的新概念。
  
  1 UPS与储能体系的运用和痛点
  
  (1)UPS的运用和痛点
  
  ①UPS的运用
  
  UPS是在停电时为重要设备供电,A级数据中心设有柴油发电机时,UPS电池后备时刻要求不低于15min,通常选用铅酸电池。为了确保数据中心信息设备供电质量和供电可靠性,UPS是必需的,与经济效益无关。
  
  ②UPS痛点
  
  •因为很少停电,整个电池生命周期放电次数很少,电池变成休眠财物,形成资源糟蹋;
  
  •UPS电池长时刻处于浮充情况,电池健康情况不明;
  
  •一般运用铅酸电池,电池4～5年就要替换。
  
  (2)储能体系的运用和痛点
  
  ①储能体系的运用
  
  储能体系主要是削峰填谷,运用峰谷电价差套利。储能体系不是必需的,没有经济效益就没有安装的价值。
  
  ②储能体系的痛点
  
  •各地峰谷电价不同,许多当地峰谷电价差小,设置电池储能体系连出资本钱都收不回来,即使峰谷电价差大的当地,电池储能出资收益也不是很高,所以很难引起大规模出资;
  
  •一般纯储能项目的回本周期7～8年,用户或出资方不愿意出资;
  
  •因为深度放电会影响电池寿数,所以储能体系电池要预留部分容量不能运用(铅碳电池要留30%～40%),这也是一种资源糟蹋。
  
  2uPS体系概念
  
  UPS+储能(Storage Power Supply)简称SPS体系,是指UPS和储能相融合的体系,它的概念是添加装备电池的容量,而且由铅酸电池改用铅碳电池,运用夜间低谷电价时充电,在白日顶峰电价时放出部分电量,进行峰谷套利,剩下电量作为UPS备电之用。偶然停电时,电池放电到80%～100%,对电池寿数影响不大。
  
  (1)电池储能体系(BESS)组成
  
  BESS主要由电池体系(Battery System,BS)、功率转化体系(Power Conversion System,PCS)、电池监体系(Battery Monitoring System,BMS)、电能管理体系(Energy Management System,EMS)等4部分组成;同时,在实践运用中,为便于规划、管理及操控通常将电池体系、PCS、BMS从头组合成模块化BESS,而EMS主要用于监测、管理与操控一个或多个模块化BESS。图1为BESS的体系结构示意图。
  
  (2)UPS储能体系(SPS,Storage Power Supply)
  
  ①SPS是将UPS及储能体系(UPS+BESS)融合在一同,是完美的储能备电结合;
  
  ②SPS概念是在新建的UPS体系,选用优化后合适经常放电的UPS系列,并添加UPS的电池容量,不选用铅酸电池而改用铅碳电池,运用峰谷电价充放电,每天放出部分电池电量进行套利,馀下电量满意UPS的后备时刻要求;
  
  ③偶然停电时放电到80%～100%,对电池寿数影响不大;
  
  ④以铅碳电池50%+30%DOD(两充两放),可循环3,300天核算,每天运用,可运用9年,比一般铅酸电池寿数长一倍。
  
  (3)SPS体系与电池储能体系比较
  
  ①SPS的UPS优化后,具有UPS及PCS功用,UPS优化本钱远比一个PCS便宜;
  
  ②本来UPS要用2组铅酸电池(举例),现改用4组铅碳电池,只添加两组电池的本钱,比储能体系要出资4组铅碳电池少许多;
  
  ③因为UPS一般有电池房间,所以不必单设集装箱,节省出资;
  
  ④UPS与电池房间已设有空调,所以不需求再额定装设;
  
  ⑤UPS与电池房间空调电费已计入原有本钱,不会在储能收益扣除。
  
  由此可见,SPS体系所添加的出资(2组铅碳电池和UPS优化费用)比电池储能体系少许多。SPS体系与电池储能体系比较见表1。
  
  (4)SPS存在问题及解决方法
  
  ①SPS存在问题
  
  电池大功率放电会严峻影响铅酸/铅碳电池的寿数;
  
  电池大功率放电放出的容量远低于铅酸/铅碳电池
  
  电池的额定容量;
  
  电池容量添加,SPS充电才能要加大;
  
  电池每天屡次转化充放电形式,或许影响SPS的可靠性。
  
  ②SPS解决方法
  
  •SPS的UPS要有与市电联合供电的功用。
  
 uPS电池固定以0.1C功率向负载供电,不足的负载功率由市电供给。这样能够下降电池的放电功率,坚持电池的循环寿数及提高电池的可放电容量;
  
  •添加SPS充电才能;
  
  •UPS厂家需求优化UPS,操控战略分为储能形式和应急形式,设备既要合适天天放电及每天屡次充放电转化,又要坚持UPS本来的安全可靠性。
  
  3uPS的电池容量装备核算方法
  
  uPS的电池容量装备是依据储能放电深度(DOD)与UPS需求的备电时刻来核算。核算方法及原理如下:
  
  UPS备电要求:备电15min,按铅酸电池规范,电池寿数晚期放电容量余下80%,等于备电12min;若以50%DOD核算,SPS要满意电池晚期放电12min,SPS电池容量装备是40min。
  
  核算原理:
  
  uPS电池容量按40min装备,SPS每天以0.1C放电50%,相当于满功率放电20min,电池剩下满功率备电时刻20min;在电池晚期,电池满功率可放电总时刻是32min(80%),每天仍以0.1C放电50%(相当于满功率放电20min),余下满功率备电时刻12min。
  
  4 uPS的附加效益剖析和经济收益核算
  
  (1)uPS附加效益
  
  ①如上uPS装备40min电池,在放电前备电后备时刻是40min,储能放电后,备电时刻是20min,两者都多于15min备电的要求;
  
  ②UPS不加储能时电池在浮充运用,电池健康情况不明。而SPS天天充放电,由电池放电的电压能够精确知道电池的健康情况,这是最有用的非经济价值;
  
  ③运用峰谷电价差套利,除了能够收回设备添加的本钱外,还有很佳的节省电费的收益;
  
  ④铅碳电池以50%DOD充放电,能够运用10年,是铅酸电池寿数的两倍。寿数周期内能够节省一次替换电池的费用。
  
  (2)铅碳电池经济剖析实例(见表2)
  
  依据以下条件:
  
  •UPS按500kVA核算;
  
  •电价以江苏省峰谷均匀电价核算;
  
  •电池每天以50%+30%两充两放方式(首顶峰放电50%,平段充电30%,次顶峰放电30%),电池能够运用3,300天(9年);
  
  •按满功率放电与0.1C放电作比较。
  
  5 完毕语
  
  UPS+储能是储能技能的很好运用。近期有许多数据中心开端积极研讨与测验这一新概念。一旦大型数据中心广泛选用SPS,将来中小机房将会效法,使得储能体系在数据中心的运用形成大趋势。从 层面上来说,谷电的运用提高了电能的运用率,实现了资源的优化装备,节省了动力;关于企业来说下降了运转本钱、提高了经济效益。