中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司電源所高級工程師彭廣香在通信儲能專場，發(fā)表了題為“數(shù)據(jù)中心UPS電池削峰填谷應(yīng)用探討”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
彭廣香：我演講的題目是“數(shù)據(jù)中心UPS電池削峰填谷應(yīng)用探討”，我們當(dāng)時想做數(shù)據(jù)中心的儲能，進(jìn)行了招標(biāo)，目前項目尚未有進(jìn)展。從發(fā)展來看，我認(rèn)為IDC未來會有持續(xù)高的增長。由于物聯(lián)網(wǎng)、信息化的設(shè)備是5G的建設(shè)和AI的到來，它有加速的過程。目前我認(rèn)為社會信息化遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完成，不到1%。我們目前信息化更多的是人與人之間交互的信息化。對于社會來說，企業(yè)生產(chǎn)的各個流程、社會交通、市政等信息化尚未完成。這需要依賴于兩個東西：
一是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，NB和5G站點，從國內(nèi)大規(guī)劃來看2020年左右會啟動建設(shè)，它會推動物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)度和進(jìn)程，最終導(dǎo)致IDC建設(shè)量的增長。
這兩年很多企業(yè)會關(guān)注IDC儲能，主要原因是IDC負(fù)荷基數(shù)很大，小的IDC是幾百K到幾千K千瓦，大數(shù)據(jù)中心達(dá)到10-20萬千瓦儲能，這對儲能系統(tǒng)來說非常有好處。這是北京峰谷電價差，平時峰谷是1元以上，在全國算是很高的。7、8月份會有尖峰，這三個小時大概是1.547元左右，電價對于做儲能來說非常有誘惑力，能比較快速回收成本。相對來說北京的土地比較緊張，不一定有土地建設(shè)儲能系統(tǒng)。一旦能建設(shè)，其投資回收期比較短。按這種方式計算，1千瓦儲能電池每天可以收回0.91元，綜合利用效率按90%計算，每年收益達(dá)到333元。如果成本是1.5元，不到5年就能收回。
用了電價政策，有沒有產(chǎn)品支撐。主要集中兩種電池：
一是鉛炭電池，60%的時候，循環(huán)壽命達(dá)到4000次左右。目前不是誰都能做出來，我們看到實際做測試的結(jié)果，確實能達(dá)到這樣的水平。鉛炭電池跟普通鉛酸電池的區(qū)別在負(fù)極加了炭，加了工藝特性，比較好的解決了壽命問題。普通的電池在200-300次的壽命?；居泻芏嚯姵?，為什么電池不拿出來做儲能。我們基站買的電池，循環(huán)壽命在100-150次水平，這種電池?zé)o法做循環(huán)使用。充電接受能力比普通電池有所提升，相對來說可以快速充電。
二是鋰電池，這些年成本上升比較快，現(xiàn)在有大量生產(chǎn)能力，工藝比較好的可以做到0.7元一瓦時內(nèi)。我說的是品質(zhì)較好的電池，而不是很差的電池。大部分電池都在0.7元左右，成本是沒問題的。市面上8、9毛錢可以買到。我說的是基于長壽命電池的產(chǎn)品品質(zhì)。從測試來看，存儲電池，2000次以上循環(huán)壽命是沒問題的。長循環(huán)壽命是鋰電池的基本特點，這決定了它在儲能這一塊，未來可能會占比較重要的地位。最終要結(jié)合其產(chǎn)品價格，從現(xiàn)在來看降到1元每瓦時沒有太大的問題。
這是國家大課題：國家重點研發(fā)計劃項目：100MWh級新型鋰電池規(guī)模儲能技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用。
本項目以開發(fā)長壽命、低成本、高安全、高轉(zhuǎn)換效率新型鋰電池及模塊為目標(biāo)，以“新型鋰離子儲能電池材料和單體設(shè)計與制造à模塊設(shè)計與制造à壽命衰減研究分析à安全性評測及提升à系統(tǒng)集成應(yīng)用à大規(guī)模示范驗證”為研究主線，實施新型鋰離子電池規(guī)模儲能技術(shù)及應(yīng)用的共性技術(shù)研發(fā)。在掌握高品質(zhì)電池研制技術(shù)的同時，實現(xiàn)電池可經(jīng)濟(jì)化大規(guī)模量產(chǎn)，可大規(guī)模系統(tǒng)集成、可規(guī)?；瘧?yīng)用、可客觀量化評價，引領(lǐng)和推動鋰電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展、大規(guī)模應(yīng)用推廣。
能否達(dá)成目標(biāo)，鋰離子電池在充放電速率0.5C以上，充放電深度在90%DOD以上時，循環(huán)壽命大于10,000次，服役預(yù)期壽命大于15年，預(yù)期成本低于1500元/kWh，系統(tǒng)規(guī)模不低于100MWh。
目前比較流行的方式是IDC要配很多UPS，不間斷電源。不間斷電源本來要配電池，能否在這個環(huán)節(jié)做儲能，能做，但也是有問題的。有獨立充電整流器的UPS，我們平常畫圖直接畫UPS，連接電池。實際上電池跟UPS連的時候，里面有一定的電路。對于外部來說，直接是電池連UPS，從內(nèi)部來說有不同的。這種有獨立的充電器給電池充電，放電時有電壓調(diào)整，再給負(fù)載供電。典型產(chǎn)品是工頻機(jī)，如果要做儲能，比較好的方式是一部分用市電，一部分用電池，這對鉛炭電池來說比較重要，大電流特性不太好，所以希望小電流放電，可以釋放出更大的容量。（左圖）這個形式可以比較好的適應(yīng)供電模式，目前產(chǎn)品無法控制市電和電池的供電比例。我們平時的UPS做放電測試時，我們有這個功能做電池放電測試，但無法控制電池的市電和供電比例。
沒有獨立充電整流器UPS，電池直接連到UPS內(nèi)部，有充電降壓的電壓變換、電壓提升，這是雙向的。典型產(chǎn)品是高頻機(jī)，它沒有獨立的充電整流器，這是共用的，對電壓調(diào)整放電，不能實現(xiàn)市電和電池的混合供電模式。要么是電池放電，要么是市電供電。這是可以改的，我們了解到目前有些市場在做改進(jìn)，目前的方案是給它單獨的充電回路，通過升壓器放電。現(xiàn)在的高頻機(jī)要做一定的改造，首先從硬件上改造，軟件也需要改造。軟件是市電主供模式，電池和市電混合供電的模式，需要做控制策略，目前的設(shè)備不支持我們主動控制它。
從目前采購的產(chǎn)品來看，工頻機(jī)非常少。中國移動去年采購時明確沒有工頻機(jī)的采購需求，只有高頻機(jī)和模塊機(jī)。
模塊化UPS，目前數(shù)據(jù)中心用模塊化UPS比較多。模塊化UPS里，電路跟高頻機(jī)一樣，它也是高頻UPS，只不過變成模塊化。單個模塊看，無法形成市電+電池放電的混合供電模式。從整個系統(tǒng)來看是可以實現(xiàn)的，它可以設(shè)定每個模塊處于市電工作模塊還是電池放電工作狀態(tài)，這是可以設(shè)定的。有了這個，它可以實現(xiàn)混合供電。（見PPT）這可以形成供電輸出，下面由電池對模塊放電，對負(fù)載輸出。這幾個模塊會組成一個系統(tǒng)，對負(fù)載實行聯(lián)合供電。這種至少解決了混合供電的模式問題。存在的問題是只能根據(jù)模塊的比例設(shè)定電池的放電比例。比如10個模塊，電池供電功率比只能是十分之一、十分之二、十分之三的模式，不能設(shè)定為12%、13%。
基于這種方式，一般200KVA UPS，輸出180千瓦最大容量，按90%是120千瓦的容量。按高功率電池配，需要配56.7千瓦時的高功率電池。按采購價格計算是比較低的，價格比傳統(tǒng)的10小時Ah計算的價格好，大概花2萬元。如果按鉛炭電池配，大概需要50Ah，儲能系統(tǒng)投資是21.6萬，跟原來相比，增長的投資是18.9萬元?；谶@個投資計算回報率。
可以放電容量，按照50%計算，250Ah，對應(yīng)容量是150千瓦，充電損耗是17度，收益大概是7、8月份，其他月份比較低，綜合下來一年的收益是4.22萬，投資回收期4.5年。對應(yīng)4.5年60%DOD，跑了159次循環(huán)。實際上配500Ah電池，可以把電池放電容量稍微提高一些，跑到60%DOD，這對投資回收期有好處。電池跑到60%時，剩余容量即使最后只有80%，相當(dāng)于400Ah，還是可以滿足我們的負(fù)載放電要求。另一個考慮是我們的數(shù)據(jù)中心在非常長的時間里，難以到額定負(fù)荷，我們設(shè)定200K UPS，實際上5、6年內(nèi)無法到達(dá)這個數(shù)。我們可以按照60%DOD做充換電循環(huán)。
按照60%DOD計算，投資回收期是3.7年，對于60%DOD循環(huán)次數(shù)是1336次，電池性能基本持平。這是電價差比較大的，江蘇大部分是8毛錢電價差，除以0.8，大概5年才能收回投資。投資回收期比這個更長，電池買回來后，安裝、使用、上負(fù)載需要有時間，大概需要3-6個月。上負(fù)載后，它是負(fù)荷增長，有些機(jī)房開始的負(fù)荷率非常低，無法達(dá)到循環(huán)容量。即使60%DOD，放出144kWh，kWh除以8小時，不到20千瓦，相當(dāng)于我的負(fù)荷率是15%內(nèi)，可以做60%DOD的充放電。
測算鋰電池，15分鐘的高功率電池容量是10.7千瓦時。我們按鋰電池是鉛酸電池的體積密度的一半，基本可以配2倍，不增長電池占地面積。其價格比較高，2.2元一瓦時，需要增長22.29萬，基于此算鋰電池投資回報。
可放電功率，按53.71kW，IT負(fù)荷率100%，剩余56.71kW，相當(dāng)于我們拿出50%容量做DOD循環(huán)。這樣的情況下做計算，鋰電池的供電特性非常好，可以快充快放。中午有3小時，晚上充滿電后，上午放完，中午充上，下午再放電，可以做兩次循環(huán)。我計算鋰電池的價格比較高，做兩次循環(huán)比較有經(jīng)濟(jì)價值。根據(jù)這個計算，分為7月和8月，計算出投資回收期需要8年時間。
我們考慮IT負(fù)荷率只有40%，很長時間我們的IT設(shè)備負(fù)荷率不會特別高，我們拿出比較多的容量做循環(huán)，投資回收期可以壓縮到5.5年的水平?？偟膩砜矗囯娀厥掌诒茹U酸、鉛炭低一些，有些公司在1.5-1.7元就能做下來。
大家說鉛炭電池做儲能，從更大的層面考慮，未來未必會用UPS供電，它只是備用，保證設(shè)備不間斷的手段。從現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展來看，大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心開始考慮用設(shè)備直供的方式供電。如果我們做不間斷電源，不用它供電的方式，我們的效率會提升，這一塊的效益池是IT運營要考慮的。
UPS儲能有一定的價值，但也存在一定的問題：
第一，鉛炭電池是鉛酸體系的電池，萬一停電，鉛酸電池在粗放電時會有陡電壓價，不同放電的電壓降曲線，我們有一個機(jī)房發(fā)生過這種情況。粗放電時，電壓陡降得太低，導(dǎo)致低于電壓，使得ICT設(shè)備宕機(jī)。粗放電超出設(shè)備的接受能力便會有這種風(fēng)險。
第二，這需要充放電軟件控制，軟件系統(tǒng)肯定會存在死機(jī)的可能，這是一個風(fēng)險點?，F(xiàn)在的智能駕駛汽車，軟件死機(jī)、操作系統(tǒng)死機(jī)的問題是不好解決的問題。任何操作系統(tǒng)都存在死機(jī)的可能，死機(jī)時，控制策略是什么。
第三，UPS是ICT設(shè)備供電最后的保障，你在上面做措施、改動，對供電保障是有傷害的，這是作為運營方會考慮的。
第四，鋰電池，我們在基站用了大量的鋰電池，我們評估鋰電池和鉛酸電池著火的可能性相當(dāng)。最大的問題是萬一著火了怎么辦，我們最近想在機(jī)房做鋰電的項目，著火了怎么辦。鋰電池一旦著火，據(jù)我們了解的情況是沒有特別有效的方式及時滅火，現(xiàn)在看比較有效的方式，第一種是沙土掩埋，這在機(jī)房是不可能的；第二種方式是大量的水，浸沒式的方式。萬一著火，其風(fēng)險非常大，沒有比較有效的措施。如果大規(guī)模上鋰電池，風(fēng)險更不好控制。
第五，鉛炭電池的壽命問題，我們看到4000次、5000次的試驗結(jié)果，這是實驗室的數(shù)據(jù)，真正使用是怎樣的，我們還不知道。我們很高興看到比較優(yōu)秀的做鉛炭電池的儲能系統(tǒng)，它確實在全國做了幾十套系統(tǒng)，運行得挺好的。
第六，這種項目建設(shè)時，一般來說不會直接買設(shè)備，如果我把鉛炭設(shè)備買回來后，自己運營，風(fēng)險非常大。一旦承受不了，風(fēng)險由我承擔(dān)。我希望你不要把電池賣給我，我買循環(huán)次數(shù)或者容量，這是建設(shè)方更容易接受的方式。
第七，如果我們再考慮數(shù)據(jù)中心的市電直供的架構(gòu)，儲能方式效率會大打折扣。
第八，我們沒有考慮投資回收，回收周期長，有風(fēng)險。
結(jié)論：
第一，數(shù)據(jù)中心UPS儲能技術(shù)方案具備經(jīng)濟(jì)性的條件比較苛刻，可以做，但要考慮好才能做。
第二，UPS儲能不利于供電安全，一定的降低IDC供電安全性。
第三，儲能UPS對于負(fù)荷管理的要求提高了，開始小，后面大，儲能系統(tǒng)的運行規(guī)則、充放電設(shè)置、放電比例都需要調(diào)整，不是裝完后就可以不管，這提高了管理要求。
第四，考慮供電方的架構(gòu)效能，其經(jīng)濟(jì)性會大打折扣。個人比較看好低壓側(cè)并聯(lián)的儲能系統(tǒng)的發(fā)展。并聯(lián)系統(tǒng)是提高整個系統(tǒng)安全性的方式，它是傳統(tǒng)的儲能+PCS并網(wǎng)的方式。可以做IDC儲能，希望大家綜合考慮各方面的因素，慎重選擇。謝謝大家！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
