中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來自中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、加拿大、西班牙、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)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(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司電源所高級(jí)工程師彭廣香在通信儲(chǔ)能專場(chǎng)，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(shí)想做數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)能，進(jìn)行了招標(biāo)，目前項(xiàng)目尚未有進(jìn)展。從發(fā)展來看，我認(rèn)為IDC未來會(huì)有持續(xù)高的增長(zhǎng)。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(huì)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(duì)于社會(huì)來說，企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)流程、社會(huì)交通、市政等信息化尚未完成。這需要依賴于兩個(gè)東西：
一是基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，NB和5G站點(diǎn)，從國(guó)內(nèi)大規(guī)劃來看2020年左右會(huì)啟動(dòng)建設(shè)，它會(huì)推動(dòng)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(zhǎng)。
這兩年很多企業(yè)會(huì)關(guān)注IDC儲(chǔ)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(chǔ)能，這對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)來說非常有好處。這是北京峰谷電價(jià)差，平時(shí)峰谷是1元以上，在全國(guó)算是很高的。7、8月份會(huì)有尖峰，這三個(gè)小時(shí)大概是1.547元左右，電價(jià)對(duì)于做儲(chǔ)能來說非常有誘惑力，能比較快速回收成本。相對(duì)來說北京的土地比較緊張，不一定有土地建設(shè)儲(chǔ)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(jì)算，1千瓦儲(chǔ)能電池每天可以收回0.91元，綜合利用效率按90%計(jì)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(jià)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(shí)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(shí)際做測(cè)試的結(jié)果，確實(shí)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(chǔ)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(duì)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(shí)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(zhǎng)壽命電池的產(chǎn)品品質(zhì)。從測(cè)試來看，存儲(chǔ)電池，2000次以上循環(huán)壽命是沒問題的。長(zhǎng)循環(huán)壽命是鋰電池的基本特點(diǎn)，這決定了它在儲(chǔ)能這一塊，未來可能會(huì)占比較重要的地位。最終要結(jié)合其產(chǎn)品價(jià)格，從現(xiàn)在來看降到1元每瓦時(shí)沒有太大的問題。
這是國(guó)家大課題：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目：100MWh級(jí)新型鋰電池規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用。
本項(xiàng)目以開發(fā)長(zhǎng)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(chǔ)能電池材料和單體設(shè)計(jì)與制造à模塊設(shè)計(jì)與制造à壽命衰減研究分析à安全性評(píng)測(cè)及提升à系統(tǒng)集成應(yīng)用à大規(guī)模示范驗(yàn)證”為研究主線，實(shí)施新型鋰離子電池規(guī)模儲(chǔ)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(shí)，實(shí)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(píng)價(jià)，引領(lǐng)和推動(dòng)鋰電池儲(chǔ)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(shí)，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(gè)環(huán)節(jié)做儲(chǔ)能，能做，但也是有問題的。有獨(dú)立充電整流器的UPS，我們平常畫圖直接畫UPS，連接電池。實(shí)際上電池跟UPS連的時(shí)候，里面有一定的電路。對(duì)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(dú)立的充電器給電池充電，放電時(shí)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(chǔ)能，比較好的方式是一部分用市電，一部分用電池，這對(duì)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(gè)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(shí)的UPS做放電測(cè)試時(shí)，我們有這個(gè)功能做電池放電測(cè)試，但無法控制電池的市電和供電比例。
沒有獨(dú)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(dú)立的充電整流器，這是共用的，對(duì)電壓調(diào)整放電，不能實(shí)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(chǎng)在做改進(jìn)，目前的方案是給它單獨(dú)的充電回路，通過升壓器放電?，F(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(dòng)控制它。
從目前采購(gòu)的產(chǎn)品來看，工頻機(jī)非常少。中國(guó)移動(dòng)去年采購(gòu)時(shí)明確沒有工頻機(jī)的采購(gòu)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(gè)模塊看，無法形成市電+電池放電的混合供電模式。從整個(gè)系統(tǒng)來看是可以實(shí)現(xiàn)的，它可以設(shè)定每個(gè)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(gè)，它可以實(shí)現(xiàn)混合供電。（見PPT）這可以形成供電輸出，下面由電池對(duì)模塊放電，對(duì)負(fù)載輸出。這幾個(gè)模塊會(huì)組成一個(gè)系統(tǒng)，對(duì)負(fù)載實(shí)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(gè)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(shí)的高功率電池。按采購(gòu)價(jià)格計(jì)算是比較低的，價(jià)格比傳統(tǒng)的10小時(shí)Ah計(jì)算的價(jià)格好，大概花2萬元。如果按鉛炭電池配，大概需要50Ah，儲(chǔ)能系統(tǒng)投資是21.6萬，跟原來相比，增長(zhǎng)的投資是18.9萬元?；谶@個(gè)投資計(jì)算回報(bào)率。
可以放電容量，按照50%計(jì)算，250Ah，對(duì)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(duì)應(yīng)4.5年60%DOD，跑了159次循環(huán)。實(shí)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(duì)投資回收期有好處。電池跑到60%時(shí)，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(gè)考慮是我們的數(shù)據(jù)中心在非常長(zhǎng)的時(shí)間里，難以到額定負(fù)荷，我們?cè)O(shè)定200K UPS，實(shí)際上5、6年內(nèi)無法到達(dá)這個(gè)數(shù)。我們可以按照60%DOD做充換電循環(huán)。
按照60%DOD計(jì)算，投資回收期是3.7年，對(duì)于60%DOD循環(huán)次數(shù)是1336次，電池性能基本持平。這是電價(jià)差比較大的，江蘇大部分是8毛錢電價(jià)差，除以0.8，大概5年才能收回投資。投資回收期比這個(gè)更長(zhǎng)，電池買回來后，安裝、使用、上負(fù)載需要有時(shí)間，大概需要3-6個(gè)月。上負(fù)載后，它是負(fù)荷增長(zhǎng)，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(shí)，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(cè)算鋰電池，15分鐘的高功率電池容量是10.7千瓦時(shí)。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(zhǎng)電池占地面積。其價(jià)格比較高，2.2元一瓦時(shí)，需要增長(zhǎng)22.29萬，基于此算鋰電池投資回報(bào)。
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(jì)算，鋰電池的供電特性非常好，可以快充快放。中午有3小時(shí)，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(jì)算鋰電池的價(jià)格比較高，做兩次循環(huán)比較有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。根據(jù)這個(gè)計(jì)算，分為7月和8月，計(jì)算出投資回收期需要8年時(shí)間。
我們考慮IT負(fù)荷率只有40%，很長(zhǎng)時(shí)間我們的IT設(shè)備負(fù)荷率不會(huì)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(chǔ)能，從更大的層面考慮，未來未必會(huì)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(huì)提升，這一塊的效益池是IT運(yùn)營(yíng)要考慮的。
UPS儲(chǔ)能有一定的價(jià)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(shí)會(huì)有陡電壓價(jià)，不同放電的電壓降曲線，我們有一個(gè)機(jī)房發(fā)生過這種情況。粗放電時(shí)，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(huì)有這種風(fēng)險(xiǎn)。
第二，這需要充放電軟件控制，軟件系統(tǒng)肯定會(huì)存在死機(jī)的可能，這是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)?，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(shí)，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(dòng)，對(duì)供電保障是有傷害的，這是作為運(yùn)營(yíng)方會(huì)考慮的。
第四，鋰電池，我們?cè)诨居昧舜罅康匿囯姵兀覀冊(cè)u(píng)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(xiàng)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(shí)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(xiǎn)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(xiǎn)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(yàn)結(jié)果，這是實(shí)驗(yàn)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(chǔ)能系統(tǒng)，它確實(shí)在全國(guó)做了幾十套系統(tǒng)，運(yùn)行得挺好的。
第六，這種項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，一般來說不會(huì)直接買設(shè)備，如果我把鉛炭設(shè)備買回來后，自己運(yùn)營(yíng)，風(fēng)險(xiǎn)非常大。一旦承受不了，風(fēng)險(xiǎn)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?cè)倏紤]數(shù)據(jù)中心的市電直供的架構(gòu)，儲(chǔ)能方式效率會(huì)大打折扣。
第八，我們沒有考慮投資回收，回收周期長(zhǎng)，有風(fēng)險(xiǎn)。
結(jié)論：
第一，數(shù)據(jù)中心UPS儲(chǔ)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(chǔ)能不利于供電安全，一定的降低IDC供電安全性。
第三，儲(chǔ)能UPS對(duì)于負(fù)荷管理的要求提高了，開始小，后面大，儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)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(huì)大打折扣。個(gè)人比較看好低壓側(cè)并聯(lián)的儲(chǔ)能系統(tǒng)的發(fā)展。并聯(lián)系統(tǒng)是提高整個(gè)系統(tǒng)安全性的方式，它是傳統(tǒng)的儲(chǔ)能+PCS并網(wǎng)的方式?？梢宰鯥DC儲(chǔ)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(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
