鋰離子電池用在智能手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備中是司空見慣的。但到目前為止，他們應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心，人們認(rèn)為這是不切實(shí)際的，而在電力部門的電力中斷時(shí)，采用鉛酸蓄電池的UPS供電系統(tǒng)一直是提供備用電源的標(biāo)準(zhǔn)選擇。

雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用鉛酸蓄電池，這并不意味著他們喜歡采用這樣的電池。因?yàn)殂U酸蓄電池需要定期維護(hù)，監(jiān)測(cè)和替換，否則容易失效。

Forsythe DataCenters公司在伊利諾伊州芝加哥西郊的艾爾克格羅夫村建設(shè)了數(shù)據(jù)中心，希望在保持IT設(shè)備在線方面開始一場(chǎng)革命。其數(shù)據(jù)中心的UPS供電系統(tǒng)采用了鋰離子電池，為數(shù)據(jù)中心提供不間斷的電源保障。

“通常數(shù)據(jù)中心三年后更換鉛酸電池，五年時(shí)間將全部更換一次。”Forsythe公司數(shù)據(jù)中心開發(fā)總監(jiān)托馬斯·麥金尼表示。該公司的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用了艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司提供的UPS供電系統(tǒng)，配備了鋰離子電池。“采用鋰離子電池，不可能因?yàn)橐粋€(gè)單體電池失效而導(dǎo)致整組電池失效，因此，其失效的風(fēng)險(xiǎn)是幾乎不存在的。”

IT基礎(chǔ)設(shè)施集成商Forsythe DataCenters的數(shù)據(jù)中心開發(fā)總監(jiān)托馬斯·麥金尼在伊利諾伊州埃爾克格羅夫村的數(shù)據(jù)中心

采用鋰離子UPS的潛在效益

目前，UPS供電系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池主要的替代品是飛輪，一個(gè)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，并且當(dāng)電源中斷，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能繼續(xù)提供電力。雖然飛輪UPS提供后備時(shí)間較短（約15-20秒），但其消除了對(duì)電池的需求。雅虎，Verizon公司、Terremark公司，以及Oracle公司都在使用飛輪UPS系統(tǒng)。因其運(yùn)行時(shí)間比采用蓄電池的UPS系統(tǒng)時(shí)間更短，一些數(shù)據(jù)中心經(jīng)理對(duì)飛輪UPS仍持謹(jǐn)慎態(tài)度。

鋰離子電池系統(tǒng)可以提供另一種選擇。采用鋰離子電池的倡導(dǎo)者列舉了鉛酸電池的多重優(yōu)勢(shì)，其中包括更長(zhǎng)的使用壽命，減少了重量和體積，以及更少的剛性冷卻要求。其使用主要阻力是電池成本：在功率水平和運(yùn)行時(shí)間同等的條件下，目前鋰離子電源成本是閥控鉛酸（VRLA）蓄電池的2到3倍。

數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商對(duì)于引進(jìn)新的技術(shù)也持謹(jǐn)慎態(tài)度，特別對(duì)關(guān)鍵任務(wù)齒提供電源保障的UPS系統(tǒng)，在電力中斷時(shí)提供了臨時(shí)的電源，從而保持系統(tǒng)在線正常運(yùn)行，直到緊急備用發(fā)電機(jī)可以啟動(dòng)并承擔(dān)工作負(fù)荷。因此在采用新技術(shù)和新產(chǎn)品之前，數(shù)據(jù)中心的經(jīng)理們希望看到其在別人的數(shù)據(jù)中心有成功運(yùn)行的先例。

　　Forsythe公司的數(shù)據(jù)中心部署的艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司提供的鋰離子UPS系統(tǒng)

這就是為什么Forsythe公司作為早期應(yīng)用者是很重要的原因，這為體現(xiàn)新UPS系統(tǒng)和鋰離子電池價(jià)值提供了一個(gè)工作環(huán)境。該公司此次應(yīng)用是艾默生旗下的Liebert鋰離子電池柜，為L(zhǎng)iebertNX300kVAUPS系統(tǒng)提供后備電源，F(xiàn)orsythe公司在2015年年中開始采用，而目前該UPS產(chǎn)品已經(jīng)全面上市。

Forsythe公司到力于IT集成業(yè)務(wù)已有45年的時(shí)間，對(duì)鋰離子UPS系統(tǒng)的應(yīng)用采取了可靠的保障措施。Forsythe公司的數(shù)據(jù)中心采用了A和B雙電源回路，在A電源回路連接的UPS供電系統(tǒng)配備兩個(gè)鋰離子電池柜，而在B電源回路連接的UPS供電系統(tǒng)配備兩個(gè)VRLA蓄電池組。

Forsythe公司項(xiàng)目工程師凱文·威瑟爾表示，鋰離子電池組的重量和體積大約是同等容量的VRLA電池組的一半大小，鋰離子電池的工作壽命和性能特性遠(yuǎn)勝于鉛酸蓄電池。

艾默生：“改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新”

這個(gè)UPS領(lǐng)先廠商認(rèn)為鋰離子電池將會(huì)提高UPS系統(tǒng)的電源保障水平。“鋰離子電池技術(shù)是數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)能量的一種改變游戲規(guī)則的創(chuàng)新技術(shù)。”艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的北美電力產(chǎn)品部副總裁戴維·松尼爾說(shuō)，“它在擁有總成本提供更多的效益，例如更長(zhǎng)的工作壽命，這意味著更少的更換次數(shù)，維護(hù)成本更低。更小的體積降低了使用空間的要求，并且沒(méi)有獨(dú)特的通風(fēng)要求，減少了建筑安裝工程費(fèi)，使Forsythe公司本身以及自己的租戶節(jié)省了大量的成本。”

“目前，由于低成本和高可靠性，VRLA蓄電池在UPS儲(chǔ)能技術(shù)中仍然占主導(dǎo)地位。而鋰電池正成為客戶越來(lái)越多具吸引力的選擇。”施耐德電氣的電力系統(tǒng)安全副總裁佩德羅·羅布雷多說(shuō)，“雖然鋰離子電池最初的成本仍然比鉛酸蓄電池成本更高，但在過(guò)去幾年，其價(jià)格差距已顯著減少。根據(jù)應(yīng)用的不同，鋰離子電池解決方案在其工作壽命期間，可以節(jié)省總擁有成本的10％到40％。”

UPS電源并不是智能手機(jī)

雖然一些行業(yè)廠商積極推廣鋰離子電池的UPS系統(tǒng)，并表明他們的效益，施耐德電氣公司指出，鋰離子電池也面臨挑戰(zhàn)，也在轉(zhuǎn)型，其中包括尋找適用于這種電池的應(yīng)用。

“UPS的要求與電動(dòng)汽車的鋰離子電池是完全不同的。”施耐德電氣三相UPS市場(chǎng)戰(zhàn)略總監(jiān)帕特里克·布羅霍爾在博客表示，“汽車電池被設(shè)計(jì)用來(lái)儲(chǔ)存大量的能量，所以汽車在充電之前盡可能多地行駛里程。而UPS電池關(guān)注的并不是這么長(zhǎng)的放電運(yùn)行時(shí)間，而是需要在很短的時(shí)間內(nèi)提供大量的電能，通常只有幾分鐘，直到備份發(fā)電機(jī)啟動(dòng)帶載。人們對(duì)于可以循環(huán)充放電上千次的性能并不感興趣，因?yàn)閁PS電源只是偶爾應(yīng)用蓄電池組。相反，人們需要鋰電池組是高度可靠和安全的，并具有很長(zhǎng)的工作壽命。”

施耐德電氣：鋰離子電池正成為越來(lái)越多的客戶的選擇

施耐德電氣指出，僅在幾年前，鋰離子電池與鉛酸電池的成本差異要大得多，而鉛酸蓄電池技術(shù)成熟，不太可能有更顯著的進(jìn)化的機(jī)會(huì)，而鋰離電子每一次技術(shù)進(jìn)步，其成本都會(huì)顯著下降。”施耐德電氣的Symmetra MW UPS供電系統(tǒng)，銀河7000，以及Galaxy VM UPS系統(tǒng)都采用了鋰離子電池。

　　Forsythe公司艾爾克格羅夫村的數(shù)據(jù)中心設(shè)施

鋰離子電池的設(shè)計(jì)考慮

鋰離子電池系統(tǒng)提供了其他幾個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池對(duì)溫度波動(dòng)不太敏感，并且可以接受溫度的變化。這可以讓客戶減少他們的冷卻能力，以及占地面積。另外還提供了更多的選擇，其中包括在UPS的行級(jí)部署。

“2U機(jī)架的功率6千瓦的機(jī)架包，其重量不到100磅。”Methode公司能源解決方案的總經(jīng)理埃米莉·斯托表示，“由于不采用大量冷卻能力，并增強(qiáng)電池部署，UPS可以提供更加靈活和簡(jiǎn)單的電源運(yùn)行的部署。”

微軟公司采用分布式UPS

已經(jīng)使用這種方法的一家企業(yè)是微軟公司，它采用了分布式UPS，而不是配備集中式電池柜的UPS。微軟公司超大規(guī)模的解決方案被稱為局部能量存儲(chǔ)，并為每個(gè)服務(wù)器提供鋰離子電池，具體而言，采用的松下18650的鋰離子電池，這種電池廣泛應(yīng)用于手持式工具，大約是一節(jié)AA電池的大小。

微軟公司表示，采用這種方法，比采用傳統(tǒng)UPS降低了5倍成本，由于數(shù)據(jù)中心的電力鏈的簡(jiǎn)化，相當(dāng)于大量商品供應(yīng)鏈提供了移動(dòng)儲(chǔ)能。

雖然微軟公司可以使用商品化的鋰離子電池降低成本，但這是一個(gè)在獨(dú)特的位置設(shè)計(jì)和建立解決方案。對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商與供應(yīng)商提供的不間斷電源系統(tǒng)，成本是一個(gè)不斷變化的問(wèn)題。同時(shí)，F(xiàn)orsythe公司數(shù)據(jù)中心采用這種技術(shù)也為行業(yè)廠商提供了一個(gè)良好的借鑒。

“我們希望成為早期采用者，因?yàn)槲覀兿嘈艔拈L(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看這將更好。”麥金尼說(shuō)。“如果我覺(jué)得可以擺脫所有的鉛酸蓄電池，我會(huì)立即去做。”