数据中心为了在市电中断时保障设备运行的连续性，通常需要配置各类形式的储能系统。

　　储能即能量的储存。根据能量存储形式的不同，广义储能包括电储能、热储能和氢储能三类。电储能是最主要的储能方式，按照存储原理的不同又分为电化学储能和物理储能两种技术类型。其中电化学储能技术主要包括铅蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池和超级电容器；物理储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能和超导储能。

　　目前数据中心最常见的储能系统是用于不间断电源的储能系统。不间断电源配置的储能系统，可以采用电化学储能，即蓄电池储能；也可采用物理储能，即飞轮储能。采用电化学储能是主流。蓄电池的选取，当前以铅酸蓄电池为主，也有部分数据中心选取锂离子电池。

　　目前，电化学储能技术主要以锂离子电池、铅蓄电池、钠硫电池和液流电池为主，这些技术在可再生能源并网、分布式发电及微网领域已实现兆瓦级的示范应用，同时在调频辅助服务、电力输配、电动汽车等领域也在进行应用示范。

　　铅酸蓄电池已有100多年的使用历史，非常成熟。以其材料普遍、价格低廉、性能稳定、安全可靠，具有免维护性、优越的高低温性能、耐过充和优越的充电接受能力、电池一致性高等特点，因而在数据中心中得到非常广泛的应用。铅酸电池依旧被采用。但铅酸电池也有一些严重的缺点，主要就是循环寿命很低，比能量也较小，充放电倍率也较低。如果是单纯的作为后备电源，仅是在停电等紧急情况下电池进行放电，保障供电连续性，传统铅酸电池还是能够基本满足需求的。但是其循环寿命低的弱点，也决定了其在削峰填谷等高强度使用的储能场景下的应用前景。

　　铅炭电池是从传统的铅酸电池演进出来的技术，它是在铅酸电池的负极中加入了活性炭，能够显著提高铅酸电池的寿命。与传统的铅蓄电池相比，铅炭电池有以下特点：充电速度快，放电功率高，循环寿命显著增长，可达传统铅酸电池的6倍，同时也保留了铅酸电池安全稳定的特性，可广泛地应用在各种新能源及节能领域。使用了铅炭技术后，铅炭电池的性能优于传统的铅酸蓄电池，可应用于新能源车辆中，如：混合动力汽车、电动自行车等领域；也可用于新能源储能领域，如风光发电储能等。由于铅炭电池与铅酸电池的原理、体积和能量密度较为相近，对数据中心传统储能系统进行演进，用铅炭电池来替代铅酸电池具备较高的可行性。

　　锂离子电池由于具有高的比能量、优异的循环性能和绿色环保等优势，已基本占据便携式电子产品市场，如手机、笔记本电脑、照相机等。锂离子电池的工作原理主要依靠锂离子在正极材料（金属氧化物）和负极（石墨）之间嵌入和脱出来实现能量的储存和释放。锂离子电池具有很高的工作电压，比能量可达到150Wh/kg。锂离子电池的性能主要依赖于电极材料和电解质的发展，而电极材料的选择尤为重要。目前锂离子电池的主要的技术路线为磷酸铁锂电池及三元锂电池。

　　LiFePO4是一种具有橄榄石结构的磷酸盐化合物，它具有稳定的充放电平台，充放电过程中结构稳定性好，安全性高，价格低廉，环保无污染，比容量可达160Ah/kg，是近年来发展最快的一种锂离子电池正极材料体系，广泛应用于电动汽车和储能领域。LiFePO4存在的主要问题是振实密度低以及电子、离子电导率差，可以通过材料纳米

　　磷酸铁锂电池单体输出电压高，工作温度范围宽，比能量高，效率高，自放电率低，在电动汽车和静态储能应用中的研究也得到了开展。目前磷酸铁锂电池由于成本低、安全可靠和高倍率放电性能受到关注。

　　循环寿命长：在室温和100%DOD情况下，电池的循环寿命不小于5000次；性能价格比高：普通常用材料。

　　一致性好：目前国内的磷酸铁锂电池厂家已经具有自动化生产线，保证了电池产品的一致性。

　　三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池。三元材料电池由于具有电压平台高、能量密度高、振实密度高、电化学稳定、循环性能好等特性，在提升新能源汽车的续航里程，减轻用户续航里程忧虑方面具有明显优势，同时还具有放电电压高，输出功率比较大，低温性能好，可适应全天候气温等优点，因此正逐渐受到汽车生产厂商和用户的青睐。

　　全钒液流电池全称为全钒离子氧化还原液流电池。全钒液流电池中的两个氧化-还原电对的活性物质，分别装在两个储液罐中的溶液中，各用一个泵，使溶液流经电池，并在电池内的离子交换膜两侧的电极上分别发生还原和氧化反应。单电池通过双极板串联成堆。全钒液流电池作为储能电源，主要用于电厂调峰项目系统、大规模的光电转换系统、风能发电的储能电源以及边远地区储能系统、不间断电源或应急电源系统等。

　　电池系统组装设计灵活，易于模块组合，蓄电规模可大可小。全钒液流电池的活性物质以液态形式贮存于储液罐中，容量取决于外部储液中活性物的容量和浓度，因此功率输出和能量储存部分是相互独立的，可根据适宜的地理环境条件设计建设，而容量可通过增加电解液体积来实现。如边远地区以柴油机发电为主要电源，全钒液流电池可按需求来调节电网，实现输出功率的稳定。

　　电池系统可高速响应，高功率输出。全钒液流电池充、放电可在很短的时间内完成，通过更换溶液，可实现电池的即时充电；通过电堆的不同组合，来提供不同的输出电压；负载变化时或放电深度增加时，可用附加电池维持输出电压恒定。

　　电池系统易于维护，安全稳定。所有单电池的反应物不存在固相反应，容易保证电堆的一致性和均匀性；电池的电解液均置于相同的储液罐中，每个电池的放电状态是相同的；同样，其工作温度为室温条件，所以电池系统是安全稳定的。

　　电池寿命长，全钒液流电池没有循环寿命问题，它的失效机制主要是电堆材料或辅机元件的老化。

　　kaiyun行业解决方案

　　钠硫电池具有较高的储能效率（约89％），同时还具有输出脉冲功率的能力，这一特性使钠硫电池可以同时用于电能质量调节和负荷的削峰填谷调节两种目的，从而提高整体设备的经济性。与传统的化学电池不同的是，钠硫电池采用的是熔融液态电极和固体电解质，其中，负极的活性物质是熔融金属钠，正极活性物质是硫和多硫化钠熔盐，固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子的Al2O3陶瓷材料，电池外壳则一般用不锈钢等金属材料。

　　钠硫电池具有许多特点，其一是比能量高，是铅酸电池的3~4倍；其二是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200~300mA/cm2，瞬时间可放出其3倍的固有能量；其三是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质

　　二次电池的那种自放电及副反应。钠硫电池也有不足之处，需工作温度在300~350℃，所以，电池工作在充电状态下需要一定的加热保温，在放电状态下还需要良好的散热设计；同时，其充电状态只能用平均值计量，所以需要周期性的离线度量；此外，由于硫具有腐蚀性，电池的护体需要经过严格耐腐处理。

　　安全性：数据中心作为是数据传输、计算和存储的中心，是我国移动通讯、大数据、云计算、网络支付、人工智能等产业领域的重要基础设施。因此安全性是选择储能电池时的重要考虑因素。

　　空间与重量：目前数据中心多建设在市中心，空间布局紧张，因此大型储能电站的投入必须考虑电池的能量密度。

　　经济性：数据中心建设储能电站，收益为重要考量因素，因此对电池技术路线的选择，其经济性包括对成本及循环寿命的考量必不可少。

　　环境友好性：选择环境友好型电池，对于目前建设绿色节能数据中心的意义十分重大。

　　钠硫电池技术不成熟，纳金属活跃，三元锂电池分解温度低，导致电池安全性能相对差，不建议在数据中心应用。液流电池使用大型储液罐，能量密度低，这种电池技术路线更适合应用与我国西部大型光储或风储电站，不适合应用于数据中心。因此目前数据中心投建大型储能电站建议选择铅炭电池或磷酸铁锂电池，并根据项目实际情况，在两者中选择合适的电池技术路线。

　　如今的数据中心严重受限于其功耗预算和碳排放配额。面对与日俱增的能耗开支和节能减排压力，学术界和工业界不约而同地开始关注非传统的绿色数据中心设计。最

　　近，能源存储设备(EnergyStorageSystem，ESS)逐渐成为数据中心中一种新兴的关键使能元件，它能够极大提升数据中心的能效和可持续性。一方面，ESS使得数据中心可以通过削减由不规则负载带来的短暂峰值功耗来降低运营成本;另一方面，它还能够方便新能源在数据中心中的融合，从而极大降低对环境的不良影响。ESS在新型数据中心设计中的系统结构，ESS在管理功耗尖峰和供电波动两大方面发挥的重要作用。对比多项前沿研

　　究并探讨ESS的关键设计点如成本、能效、可靠性等，同时ESS未来发展所面临的其他机遇和挑战。

　　大型高压侧接入方案中，可面向园区多个数据中心或其它负荷作为一起的应急电源，可在园区与电网的关口点运行峰谷测试，实现整个园区的峰谷控制，同时作为应急电源解决整个园区的应急供电，此方案中若储能容量不够大，还需在电网停电时控制非重要负荷下电控制，整个系统控制的复杂程度高，且作为集中式的供电方式，应急供电线路长，可靠性低的问题：

　　作为一个集中式大型的储能接入方案，也具备了电网辅助服务的特点，满足电网调度的要求，可参与电网辅助服务；

　　通过大型储能系统园区接入，在提升园区供电系统稳定可靠的同时，还能够集中式解决园区及数据中心电能质量问题；

　　此系统为进一步提升数据中心供电的可靠性，可储能结合UPS电源系统一并应用的系统，如下拓扑：

　　低压侧储能系统通常以一个数据中心机房或一个集中供电单元低压侧接入，此方案融入了直流母线系统，系统架构如下：

　　IDC机房或一个单元供电拓扑组成一个系统，采用直流母线的方案，储能接入直流母线作为电源支撑；

　　IDC应急电源部分直接采用高压直接方案，在储能直流母线通过DC/DC变换单元接入供电；

　　IDC供电电源还有传统的交流供电方案，与本次直流母线供电方案形成双备份，与当前互联网数据中心主流的一路市电，一路高压直流方案比较契合，提升供电可靠性；

　　此系统接入规模以300-500KW一个单元，可作为标准化单元，提高可靠性的同时规模化来降低成本。

　　综上，是园区数据中心接入方案中的目前有应用的两种，当然随着技术的发展可能会有更多的应用框架出现，当社会和电网的需求驱使及经济价值更进一步增长，随着更多的资本、业主、设计院、供应商的参与，储能及可再生能源的接入更加多样化。

　　因数据中心用负荷超高，仅仅依靠采用太阳能或风能等可再生能源自发自用是不现实的。据推算数据中心若要完全使用太阳能发电提供电力，所需的光伏板面积相当于近百倍的数据中心面积。而且光伏风电等可再生能源还具有不连续性的特点，部分时段还会有弃光弃风等现象。不过随着锂电池等储能技术成本下降，光伏+储能系统供电可能会成为数据中心的新型解决方案。

　　那么绿色数据中心在可再生能源接入的情况下，因可再生能源的不稳定性是比较大的一个问题，ESS系统将可再生能源融入到数据中心也是非常关键的一部分，那么关键的技术有两部分需要大幅提升：

　　因系统的工作特性，需要储能电池的循环次数高、能量密度高（占地小）、能够适应不同的充放电倍率特性、安全性等大幅提升；

　　EMS能量管理系统，除了应要有基本的发电、储电、用电的基本控制管理策略外，还需重点针对园区数据中心的应用情况深入分析，能够分析数据中心用能知识库，对接入的能源及用能情况提供预测并给以维护建议，为后期的数据发展提供参考建议，及时处理后期扩容等问题提供预测方案。这方面也是目前能源管理系统需要一定的AI能力，也是目前能管理管理系统还比较欠缺的模块。

　　随着人工智能（AI）的发展，能量管理系统可以在数据中心的应用可以走在前面，依托数据中心行业的强大基础及人才，将使能源管理系统的各个AI模块完善起来，已最

　　通过园区大型储能系统的接入，储能系统具有大容量的储能电池组，长时间的供能能力，具备了园区或数据中心灾备电源的功能；

　　利用储能系统在峰谷差价的运行策略，降低园区和数据中心用电大户的用电电费，减少了数据中心的运营成本支出；

　　通过储能存储及释放电能时间转移能力，解决再生能源发电的不确定性的技术特点，使得可再生能源更灵活的接入数据中心，把一些不可能变成可能，真正达到绿色数据中心。

　　针对部分具有用电功率峰谷特点的园区，储能通过平滑用电峰谷，实现降低变压器的容量费（需量费）的目的。

　　储能系统的快速响应能力，也具备一定的电能治理能力，能够为园区解决电能质量问题，提升用电质量。

　　7）数据中心可再生能源接入，提高绿色数据中心的比例增加储能系统则能很好地解决这些问题，把消耗不掉的电量储能起来，在发电不足或用电高峰时放出，以平滑发用电为目的，弥补新能源发电不稳定的缺陷，避免浪费。可解决以下可再生能源发电问

　　6）电网中的储能环节能有效调控电力资源，能很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，调剂余缺，保障电网安全。是可再生能源应用的重要前提和实现电网互动化管理的有效手段。作为大型的储能系统，其重要意义在于可作为智能电网的基础单元，提高电网运行可靠性，调节电力峰谷运行，节约大量发电设备的投资及能源的损耗。

　　在园区数据中心设计中，储能系统的设计，作为能量储存和快速响应的载体，可以实现打造一个“源-网-储-荷”高度互动的一个能源网络，降低能源投资规模，提高能源利用率，实现能源消费市场化。

　　在数据中心的供电方案中，无论是交流供电的UPS还是直流供电的HVDC（240VDC或336VDC）电源，配置的电池通常在15min~30min左右，其中30min的占多数。数据中心的供电可靠性设计本身很高，实际的运行中很少出现停电的情况，因此用于备电的铅酸电池使用率很低。由于铅酸电池寿命原因，5年左右就需要报废更换，投资费用巨大，而电池的功能却似乎没有充分、有效发挥，成为了一个损耗型的资产。此外，由于电池大部分时间都是处于浮充状态或者非放电的状态，电池的健康状况不能实时检测，有可能在需要放电的时候才发现问题，不能保证备电可靠性。在这种情况下，利用峰谷电价差异，对电池进行储能管理，既可以使电池成为创造价值的经济资产，也可以实现对电池状态的日常检测，大大提高了备电可靠性。在微模块级别，不同微模块之间的负载率，根据部署业务的区别，以及上架策略的不同，其负荷波动率往往较大，单模块过载超电的概率相对

　　较高。对储能系统的深层次利用，可以在负荷波动时，承担部分负荷来确保市电不超负荷，从而保障微模块的供电安全，同时减少因超电带来的损失（如罚款，或更高的容量电费等）。

　　数据中心备电电池储能利用，根据不同的地区电价、电源和电池配置，设计一套合理的储能实施方案是关键。为满足数据中心快速部署、按需建设的需求，标准化设计的微模块越来越广泛地得到了应用。微模块标准化设计使电源系统和电池容量都是标准化配置，为储能方案标准化的应用提供了良好的基础。一套合理易行的储能方案，可以广泛应用于同样的微模块。

　　微模块储能方案最大的优点是依托于原有的备电型电源架构（如UPS或者HVDC），只需要做较小的改动即可实现从纯供电到储能+供电的功能转换。

　　HVDC储能系统的架构如图5.1所示，与常规HVDC系统相比，微模块储能方案架构没有根本性的变化，变化的是电源的管理单元软件和电池类型及容量的配置。

　　微模块的储能系统通过监控管理单元与数据中心管理平台进行通信，中心管理平台除了对各微模块电源和电池的运行状态进行实时监控，还具备了对各个微模块的储能运行情况和经济数据进行统计分析的功能，并可根据实时电价对储能系统的模式进行调整设置。

　　储能型UPS在传统UPS的基础上可能会增加电池的容量，同时加大充电器的能力，集成能量管理和调度策略，实现利用UPS的后备电池对负载进行有控制地供电或对电网进行回馈的储能作用。储能型UPS基本架构如图5.2，其中Rec为双向整流器，Inv为逆变器，DCDC为满功率的充放电器，电池为铅炭电池或锂电。双向整流是与普通UPS功能不同的部分，可实现电池能量回馈电网。在部分储能方案中，有些UPS没有采用双向整流器，电池只能对负载供电。

　　储能的载体是电池，传统数据中心备电的是循环次数较少铅酸电池，不能满足每日充放电需求。针对储能应用，数据中心可以选择高循环次数的铅炭或锂电池。铅炭电池在60%DOD下可以满足3000次以上循环，适用于需要保留一定备电容量以确保备电的数据中心需求。与锂电池相比，铅炭电池更佳的性价比、更高的安全性目前更加受到数据中心储能的青睐。

　　HVDC系统中模块输出、电池和负载三者是直接并联的，通过对电源整流模块的精确输出控制，可实现电池在电价峰段按计划、有控制地放电，在特定的时间段，通常为谷段进行充电，根据储能循环的策略也可以在部分平段部分充电。电池放电模式通常有

　　在数据中心微模块电池容量配置相对较小的情况下，第一种方案对电池是大倍率放电，如电池为30min备电容量，很快就需截止放电，且大倍率放电效率不佳。第二种方案是更佳的放电模式，通过监控与管理，使电源承担大部分电流，实现电池恒流、小电流、较长时间的放电。根据峰值时间与电池特性设计出最佳的放电电流和放电时间是关键。如果备电容量是30min，注意需要保证电池每日循环合计放出容量计划不超过50%，一是可以获得最佳的循环性能，二是保障在生命周期过程中，任何时候剩余容量能满足10分钟的备电需求。

　　与HVDC相比，UPS储能工作的联合供电模式与HVDC峰段放电模式类似，而电网调度模式是储能UPS特有的工作模式。

　　联合供电模式（图5.4）：关键负载由电网和电池放电器共同来承担供电。用电高峰时，可以降低对电网供电容量需求，属于典型的“削峰”应用。

　　电网调度模式（图5.5）：电池不仅供给关键负载，还回馈能量给电网，可以有效应对临时的高峰负荷需求。回馈的有功和无功含量由电网的需要来调度。

　　采用微模块储能方案的数据中心，利用供电系统已有的电源，将传统的铅酸电池改为铅炭电池，不会导致系统成本的明显增加。从投资回报周期看，因为采用铅炭电池代替铅酸增加的费用，通常两到三年内可以收回，之后即为储能盈利。

　　数据中心微模块虽然电池容量不大，但是数量较多，通过峰段放电、谷段充电将静置的电池利用起来，一方面可以实现电池健康状态的检测，另一方面，可以使消耗型的固定电池资产产生可观的经济价值。如图5.6所示，以某微模块为例，峰/平/谷段电价分别为1.03/0.73/0.36元，HVDC系统配置半小时备电的144KWh铅炭电池，每天按峰放50%-平充30%-峰放30%-谷充循环，年节省电费为21637元（表5.1），100个微模块约可节省210万元电费。因此，微模块储能也非常具有推广的价值。

　　近年来为了适应数据中心在提高绿色节能、提升实际建设功率的利用率和不断增加的可靠性的需要，国内外云计算和互联网巨头在数据中心内开始越来越多使用机柜分布式储能系统(后面简称BBS)来代替传统的集中式不间断电源(UPS)。一方面，传统UPS的功能完全保留；另一方面，对这些分布式BBS的功能进一步扩展，通过数据中心管理系统将

　　机柜式分布式BBS统一纳入到机柜层面的能源池，配合机柜层面的集群功耗控制可以实现对机柜峰值功耗智能动态管理。同时，分布式BBS通过晚上储能和白天适度提供机柜需要的功率来实现储能电费套利。整个方案可以大大增强机柜应对峰值功耗的弹性，提升机柜上架率和实际建设功率利用率，降低TCO，真正实现高能效，低成本，快速交付，高可靠性，是一项具有广泛应用前景和价值的技术。

　　图6.1是典型的整机柜硬件电源架构：两路外接市电，一路直接进入电源框，一路接入机柜式分布式BBS，再接入电源框。机柜式分布式BBS作为机柜的储能单元，在外接市电发生故障时，切入机架供电系统，为机架提供一定时间的供电，这个就是传统的UPS功能。机柜分布式BBS的引入，除了用来做备电系统外，在机柜实际功耗超出额定值时，可以用来协同市电来为系统提供短时间的扛峰功能，用来分担超出机柜额定功耗之外的功耗。

　　图6.2是整体方案的控制框架，主要由四个部分组成：上层核心控制软件收集机柜服务器实时功耗及业务负载状况，进行动态功耗管控调度。底层硬件BBS是在传统的BBS基础上加入扛峰和功耗平衡的执行逻辑单元。底层Firmware主要就是BBS内部的执行逻辑。控制接口通过标准化的RedFishAPI，方便应用快速集成。

　　本方案无论对现存数据中心或是新建数据中心都是容易部署的，可以适应整机柜或标准机架柜。它不需要改变目前机柜供电架构和服务器设计，需要的变化就是引入具有扛峰功能的BBS和在机柜服务器主机安装上层控制软件。另外对本方案上层软件做相应的调整也可以扩展到MDC的应用。本方案具有适应性好，对现存IDC或整机柜设施改动小，易部署的优势。

　　互联网业务负载的动态性导致机柜层面的用电呈现一个明显的峰谷的形态。这种特性需要整机柜功率配置通常会在保证峰值的基础上留有一定裕量，以避免业务负载高峰时机柜超电。这样配置机柜功率的一个负面影响就是今天的数据中心普遍存在服务器上架密度不高并且机柜层面的实际建设功率利用率偏低等诸多问题，对数据中心的整体拥有成本带来比较大的压力。

　　在现代处理器设计中都有很多功耗和性能动态调控的技术来适应不同业务对功耗和性能的动态需求：比如Intel至强处理器的功耗

　　新能源集控中心项目 智慧电厂建设项目 智慧光伏 智慧水电 智慧燃机 智慧工地 智慧城市 数据中心 电力行业信息化

　　2024年食品安全生产经营大比武理论考试题库-上（单选题汇总）.docx

　　统编版（2025）七年级下册道德与法治1.3《学会自我保护》教案.docx

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者