数据中心储能白皮书

[编号[编号ODCC-2019-2019-9-3发布目范 引 DCPUE，提高数据中心整体能效达到节1006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，可以通过材料纳米化、二次造粒、碳包覆和掺杂等方法来提高LiFePO4电化学性能。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；3.1全钒液流电池原理图钠硫电池具有较高的储能效率（89％），同时还具有输出脉冲功率的能力，这一Al2O3钠硫电池具有许多特点，其一是比能量高，是铅酸电池的3~4200~30mm23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。3.2钠硫电池结构1000-次5000池度200℃LFP，约4000-次120003-425003.1主流电化学储能技术分析EnergyStorgeSeESS逐渐成为数据中心中一种新兴的关键ESS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。ESSESS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10KV35KV4.1高压侧储能EMS能量EMS能量统UPS系4.2结合UPS高压侧储能园充园充电DC750VDC750V直流母光伏系

储能系

其它负4.3低压侧储能IDCIDCDC/DCIDC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，提高可靠性的成为数据中心的新型解决方案。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EMSAIAI123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，可以网-储荷”利用率，实现能源消费市场化。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5（HVDC，HVDC5.1所示，与常规HVDC5.1HVDCUPSUPS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UPS5.2RecInv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5.2UPS60%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HVDC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30mn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30min105.3HVDC5.3HVDCHVDCUPSHVDC调度模式是储能UPS特有的工作模式。UPS5.5UPS5.6峰谷电价示意图铅炭电池，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。铅碳电池价钱原来铅酸电池价钱电池增加成本每年节省电费电池生命周期节省电费所有节省电费减除铅碳电池成本后收益9以电池增加成本计算，回本周期（年以铅碳电池价钱计算，回本周期（年表5.1HVDC系统144KWh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56/平/1.030.70.36VDC14KWh30%0%2167（51，10210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BBS6.1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BBS6.1机柜分布式储能系统6.2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BBSFirmwareBBS辑。控制接口通过标准化的RedFishAPI，方便应用快速集成。6.2整体控制框架MDCIDC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nel至强处理器的功耗封顶oerCapping)以及动态电压频率调节DVIDC6.3机柜集群功耗控制BBSBBSBBS果将这部分能力纳入到机柜层面的统一能源资源池并用来根据业务峰值功耗的需求做智能扛峰，整个机柜可以进一步大幅提升应对动态峰谷的能力以及服务器上架密度。以一个额定功耗为8.810-152.2要机柜式分布式BBSBBSBBSBBSBBSBBS机柜层面的用电需求降低到原始的额定安全值以内。BBS它可以增强最大化利用IDC或机柜实际建设功率来提升机柜上架率并最大化减少对业务的弹性能力。传统的数据中心存在多种管理接口，DMTFRedfishAPI。WebWebRestful中心硬件管理架构通常基于多种协议之上，比如服务器领域通常采用基于IPMI的带外管理方式，网络设备通常采用基于SNMP的管理协议，机柜供电设备采用485接口或者以太网接口。通过将这些接口统一到Redfish图6.4Redfish下图展示了一个利用Redfish规范实现机柜集群功耗管控的接口的例子。PowerControl是集群功耗配置策略，其中包含几个部分，分别是功耗的实时测量PowerMetrics，机柜的功耗封顶配置PowerLimit，以及策略的使能状态Status。可以看到，基于Redfish的接口模型的功耗管控接口可以很方便的适用到服务器，机柜，甚至是6.5机柜集群功耗管控接口Hyperscale云计算数据中心必须提供高弹性供电技术来适应云计算的高弹性、高伸计算公司达到营收平衡。公司云产品架构部门在众多候选技术中进行了评估，和Intel等厂商评估了分布式BBS和集群功耗管控的技术。该技术有以下优点：BBS维时间，保障业务连续运行，防止出现客户云服务中断。在系统性电力不可恢复情况下，BBS分布式BBS可以简化服务器的电源设计，降低单机成本。在资源池架构下，可以给关键部件（如网络接入交换