鋰電池在各種不同應用中的商用化進程已有20余載。那么，它們何以未被普及用于數(shù)據(jù)中心UPS中的電池呢?事實上，其原因在于，與所有其他的應用一樣，鋰電池在UPS應用中無法為UPS供應商提供價格、能量密度、功率、安全性和可靠性方面的合理平衡。但在過去10年里，鋰離子化學成分和技術的改進已為UPS供應商提供了可行的方案。這些改進很大程度上是源于于電動汽車產業(yè)發(fā)展的推動。

閥控式鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較

磷酸鐵鋰電池價格優(yōu)勢將逐步凸顯，未來儲能將是磷酸鐵鋰重要的潛在市場。據(jù)悉，與三元路線相比，磷酸鐵鋰在使用壽命、安全性、快速充放等方面具備明顯優(yōu)勢，更適用于儲能市場。在UPS不間斷供電系統(tǒng)中,后備蓄電池組是整個供電系統(tǒng)的最后一道供電保障防線，又是電源維護工作的重點與難點，在系統(tǒng)中斷的事故中，由電池組引發(fā)的故障所占比重較大，因此，人們對后備電池技術的變革會更加謹慎。

1、質能比低、體積能量比低，電池重量大，占地面積大。

2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時間后充放電效率還會下降。

3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設計壽命5-8年，實際使用大多為3～5年。

4、運行環(huán)境溫度要求高，在溫度超過25度時，環(huán)境溫度每提高7～10℃時電池壽命折損一半。

5、蓄電池大量采用鉛，其開采、加工和使用過程中均容易對環(huán)境造成嚴重污染。

為了解決以上問題，通信行業(yè)和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池應用在不斷增加，UPS市場一個新趨勢是對數(shù)據(jù)中心和UPS應用中鋰離子電池的興趣日益增長。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，鋰離子電池具有更長的使用壽命、更小的尺寸和重量、在更廣泛的環(huán)境中運行的能力，以及可大電流快速充放電，耐高溫性能優(yōu)越，在﹣10℃～﹢65℃情況下仍然能夠正常工作;總體擁有成本(TCO)更優(yōu)。

磷酸鐵鋰電池產品特點

磷酸鐵鋰電池主要技術要點如下：標稱電壓3.2V，一般充電電流為0.2~0.5C，最大充電電流為1~1.5C，充電電壓在3.65V以下時性能穩(wěn)定;一般放電電流為0.5~1C，最大放電電流為5~10C，放電終止電壓為2.0V;充電工作溫度范圍為0~55℃，放電工作溫度范圍為-20~60℃。

磷酸鐵鋰電池具有如下優(yōu)點：

1輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺約3.2V;

2安全性強：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結構穩(wěn)定，可以過放電到零伏。即使電池內部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;

3高溫性能好：外部溫度65℃時內部溫度則高達95℃，電池放電結束時溫度可達160℃，電池的結構安全、完好;

4高效率輸出：標準放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電(10S)可達20C;

5高循環(huán)壽命：經500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;

6使用方便：可快速充電;

7環(huán)保：整個生產過程清潔無毒。所有原料都無毒。

8非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰(zhàn)略資源及稀有資源。

磷酸鐵鋰電池在UPS電源供電系統(tǒng)中的應用

在目前較為成熟的儲能應用中，磷酸鐵鋰電池分布式儲能電源，早已被廣泛運用到通信基站、用戶側削峰填谷、離網(wǎng)電站、微電網(wǎng)、軌道交通、UPS甚至家庭儲能等多個場景。預計到2020年，我國儲能市場累計裝機規(guī)模將超過50GW，有望為磷酸鐵鋰電池需求帶來顯著增量。

5G面臨一個相當“不利”的發(fā)展因素——5G基站的功耗可能將數(shù)倍于4G基站，同時對電源系統(tǒng)提出了極大的擴容需求。目前鋰電池主要應用于4G小基站，大型儲能基站仍然以鉛酸電池為主。由于5G設備的功率相比4G更大，這相應地意味著運營商當前幾乎所有的機房都必須對電源系統(tǒng)進行改造以保證電力供給，包括開關電源、蓄電池、電源線都得重新更換。

鉛酸電池由于污染和性能漸漸不能適應通信基站的要求，逐步淘汰。但在選擇替代能源時，也初步出現(xiàn)了新的問題。如正在大面積使用的儲能磷酸鐵鋰電池，運營商們在白熱化競爭及技術發(fā)展中，不斷追求低成本，采購低廉鋰電池是最直接有效的降成本方式。

在升級至5G后，基站系統(tǒng)中磷酸鐵鋰電池性能將大大影響網(wǎng)絡信號穩(wěn)定程度，這關系到用戶使用狀況及體驗，運營商對電池一致性、穩(wěn)定性要求也更高。針對磷酸鐵鋰電池的特性，在UPS供電系統(tǒng)設置時，只須把ups給電池組的充電電壓調整到鋰電池所需要的電壓即可。因為鋰電池即便是長期處于充電狀態(tài)下，由于自身的IBMS均衡保護功能，電池性能是不容易發(fā)生改變的。

舉例說明-數(shù)據(jù)中心UPS電池容量配置：

電池室空調啟動的環(huán)境溫度設定為25℃，UPS系統(tǒng)容量200kVA(396V/425A)，蓄電池放電時間0.5小時。經計算，需配置396V/500Ah鉛酸電池1組，或者396V/200Ah鐵鋰電池1組?？紤]同樣的機房承重條件，后者占地面積是前者的28%，后者重量是前者的16%。利用磷酸鐵鋰電池大電流放電特性，降低機房面積和承重要求，更容易實現(xiàn)分散供電。

鋰電采用三層電池管理系統(tǒng)，從電芯到電池柜、電池柜并聯(lián)系統(tǒng)，層層保障鋰電可靠性。華為鋰電管理系統(tǒng)具備電池單體電壓、溫度檢測，單體均流管理，充放電檢測、SOC、SOH管理，告警管理、報表分析等功能。實現(xiàn)電池故障及時識別，早期預警，主動隔離。

其次，鋰電擁有業(yè)界獨有的主動均流技術，支持新舊電池柜混用，鋰電柜并柜環(huán)流可以控制在2%以下，顯著降低成本。

在硬件設計方面，鋰電池柜配有斷路器，電池管理模塊配有熔斷器、繼電器，保障出現(xiàn)故障時，快速動作，保護電池。

在運維管理方面，鋰電管理系統(tǒng)可以集成到UPS管理系統(tǒng)，電池管理與UPS管理系統(tǒng)是一套完整的系統(tǒng)。鋰電管理系統(tǒng)可以將電池信息上傳至UPS系統(tǒng)，配合華為UPS與網(wǎng)管系統(tǒng)，實現(xiàn)電池智能管理，減少檢測頻率，做到鋰電運行狀態(tài)隨時可查、可管、可控。

結束語

鋰離子電池采用率較低的原因一是初始成本較高，二是對其安全性不放心。但我們相信，隨著鋰離子電池技術的成熟和制造業(yè)產能的增長，更多供應商開始進入磷酸鐵鋰電池UPS應用領域，而最終用戶對數(shù)據(jù)中心全生命周期實踐的認知，將會為鋰離子電池的部署進行越來越多的規(guī)劃和預算。數(shù)據(jù)中心的儲能變革已在進行時。

鐵塔公司在2018年已停止采購鉛酸電池基站電源，改為統(tǒng)一采購梯次鋰電池。據(jù)鐵塔公司規(guī)劃，2019年其將繼續(xù)擴大梯次鋰電使用規(guī)模，預計將替換鉛蓄電池15萬噸，將消化退役動力蓄電池超過5萬噸。雖然基站電源領域是傳統(tǒng)鉛蓄電池需求方，但是由于國家政策指向性轉換，將使得這一領域增速向鋰電梯次利用轉變。

來源：UPS應用

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的探讨磷酸铁锂电池在UPS的应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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