现代生活不断产生并需求大量数据,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应用,数据中心将会以惊人速度发展。众所周知,数据中心是用电大户,研究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系统(UPS)的普遍使用为节能技术的应用提供了先天条件。因此,UPS储能成为近年数据中心节能的热门话题。本文在此分享数据中心领域UPS+储能联合供电的新概念。
  1 UPS与储能系统的应用和痛点
  (1)UPS的应用和痛点
  ①UPS的应用
  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电池后备时间要求不低于15min,通常采用铅酸电池。为了保证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
   由于很少停电,整个电池生命周期放电次数很少,电池变成睡资产,形成资源浪费;
   UPS电池长期处于浮充状态,电池健康状况不明;
   一般使用铅酸电池,电池4～5年就要更换。
  (2)储能系统的应用和痛点
  ①储能系统的应用
  储能系统主要是削峰填谷,利用峰谷电价差套利。储能系统不是必需的,没有经济效益就没有安装的价值。
  ②储能系统的痛点
   各地峰谷电价不同,很多地方峰谷电价差小,设置电池储能系统连投资成本都收不回来,即使峰谷电价差大的地方,电池储能投资收益也不是很高,所以很难引起大规模投资;
   一般纯储能项目的回本周期7～8年,用户或投资方不愿意投资;
   由于深度放电会影响电池寿命,所以储能系统电池要预留部分容量不能使用(铅碳电池要留30%～40%),这也是一种资源浪费。
  2 SPS系统概念
  UPS+储能(Storage Power Supply)简称SPS系统,是指UPS和储能相融合的系统,它的概念是增加配置电池的容量,并且由铅酸电池改用铅碳电池,利用夜间低谷电价时充电,在白天高峰电价时放出部分电量,进行峰谷套利,剩余电量作为UPS备电之用。偶尔停电时,电池放电到80%～100%,对电池寿命影响不大。
  (1)电池储能系统(BESS)组成
  BESS主要由电池系统(Battery System,BS)、功率转换系统(Power Conversion System,PCS)、电池监系统(Battery Monitoring System,BMS)、电能管理系统(Energy Management System,EMS)等4部分组成;同时,在实际应用中,为便于设计、管理及控制通常将电池系统、PCS、BMS重新组合成模块化BESS,而EMS主要用于监测、管理与控制一个或多个模块化BESS。图1为BESS的系统结构示意图。
  

  (2)UPS储能系统(SPS,Storage Power Supply)
  ①SPS是将UPS及储能系统(UPS+BESS)融合在一起,是完美的储能备电结合;
  ②SPS概念是在新建的UPS系统,采用优化后适合经常放电的UPS系列,并增加UPS的电池容量,不采用铅酸电池而改用铅碳电池,利用峰谷电价充放电,每天放出部分电池电量进行套利,馀下电量满足UPS的后备时间要求;
  ③偶尔停电时放电到80%～100%,对电池寿命影响不大;
  ④以铅碳电池50%+30%DOD(两充两放),可循环3,300天计算,每天使用,可使用9年,比一般铅酸电池寿命长一倍。
  (3)SPS系统与电池储能系统比较
  ①SPS的UPS优化后,具有UPS及PCS功能,UPS优化成本远比一个PCS便宜;
  ②原来UPS要用2组铅酸电池(举例),现改用4组铅碳电池,只增加两组电池的成本,比储能系统要投资4组铅碳电池少很多;
  ③由于UPS一般有电池房间,所以不用单设集装箱,节省投资;
  ④UPS与电池房间已设有空调,所以不需要再额外装设;
  ⑤UPS与电池房间空调电费已计入原有成本,不会在储能收益扣除。