讓鋰電池成為網紅的契機,就近年而言,無疑是電動汽車對上萬塊鋰電池的應用。
鉛酸蓄電池發明100多年來,盡管其應用領域已遍及各經濟領域,但其技術的革命性創新至今十分有限。倒是起步僅20余年的鋰電池技術,在近十年來取得了飛速的發展。其在性能本身,尤其是安全性上,相較鉛酸電池,已不相伯仲。
事實上,長時間以來,制約鋰電池在數據中心應用的主要障礙,在于價格。不過,如今推動鋰電池逐步向該領域滲透的原因,也源于此。
約5年前,鋰電池的價格是鉛酸蓄電池的近10倍;2014年,價差則是5倍;2015年,3倍;而到了今年,鋰電池的價格已經降到了接近后者的2倍~2.5倍。而在可見的將來,考慮到包括電動汽車等領域對鋰電池更大范圍的應用,其價格進一步下探已成定勢。
在數據中心領域,目前,施耐德電氣已在鋰電池相關的產品路線圖中,布局了如Galaxy 7000、Galaxy VM 、Galaxy VX、Symmetra MW等四個中大功率UPS產品系列。與此同時,一個重要的信息是,施耐德電氣于2017年后上市的UPS新品,將全面兼容鋰電池方案。
施耐德電氣的Galaxy VM
TCO使得劇情反轉
鋰電池成為數據中心的議題,有其特定的背景。當下,一個較為普遍的現象在于,初始購置成本已不再是數據中心規劃建設時需要考慮的唯一核心。取而代之的,是覆蓋了數據中心全生命周期的TCO概念?;诖丝紤]到鋰電池價格的變動,UPS廠商提前布局鋰電池市場,實非激進之舉。
之所以強調全生命周期,是因為在這一理念下,鋰電池與鉛酸電池關于成本的“劇情”,會發生一個絕大的“反轉”:
由于充放電次數限制,鉛電池的質保通常是3年。如果業主要求10年質保,那么供應商的報價一定至少是3年保修的2倍以上;相比之下,鋰電池充電次數遠超鉛電池的優勢,可以使其質保輕松做到10年。一個重要的價格差距便由此而產生。
如果一家方案商同時服務于不同等級的客戶,那他一定能夠感受到,越是高端的客戶,越是會要求在傳統鉛電池方案中系統配置電池管理系統(Battery Management System,BMS)。事實上,特斯拉對近萬塊鋰電池的管理能力,也是特斯拉獲得業界稱道的關鍵。這里的能力,正是BMS。
這也是兩種電池方案產生價差的另一個原因:鉛電池在配置附加的BMS后,整體價格會上漲約30%;而鋰電池中,BMS屬于自帶標準配置。由此,二者再次改變價差便不足為奇了。
施耐德電氣IT事業部產品經理高級工程師張學文認為,基于這兩點,即便二者的初始購置成本相差2倍~2.5倍,對于重視TCO的業主而言,也已不足為慮——在這一前提下,鋰電池方案的價格能夠比鉛電池降低10%~40%.
值得一提的是,考慮到BMS在鋰電池領域的關鍵地位,施耐德電氣自行研發BMS也存在可能。
鋰電池方案因自身特性而產生的優勢,對一些不同需求的客戶,還產生了大小不同的吸引力。
例如體積降低50%的差異,使得業主可以規劃更大的白區空間,并借此增加機柜數量;再如重量降低近60%,這使得不再需要在為加固地板進行投資;而鋰電池對環境溫度相較鉛電池敏感度低,也讓業主在電池間制冷方面減少了投資;此外,無鉛數據中心等概念的吸引力等,都在不同維度吸引著數據中心的建設者們……
張學文曾陪同中國客戶赴韓國參觀SDS系統集成公司參觀,在該公司數據中心項目中,除采用施耐德電氣12臺1600kVA UPS的同時,也搭配了鋰電池方案。該方案后備時間為15分鐘,占地面積則少于規劃期,為鉛酸電池預留空間的一半。
鋰電池并非天下無敵
但是,鋰電池真的已經“天下無敵”了嗎?當然不是,至少在性價比上,它仍存在明確的限制條件。
作為動力電池,以目前的技術水平,以上鋰電池方案的性價比優勢,仍停留在后備時間15分鐘以內的范圍。對于動輒數小時的后備要求,鋰電池的性價比會出現非線性的增長,至鉛電池的5~6倍,甚至更高。對于這類長延時需求的數據中心而言,鋰電池便毫無優勢可言了。
不過,一個現實的使用習慣或需求在于,國內使用中大功率UPS的數據中心,通常會要求后備時間在15分鐘以內;北美用戶更短,約5~10分鐘。正是這樣的使用特點,又為鋰電池“避開”在延時問題中暴露的劣勢,進而參與到市場競爭中,提供了踏板。
市場占比尚不足1%
全球第一個鋰電池數據中心始建于2012年,地址就在頂級鋰電池企業繁茂的韓國——新韓銀行數據中心。施耐德電氣自2011年開始對鋰電池進行測試,2012年,該數據中心即在應用20余臺Galaxy 7000 UPS的同時,并配置了鋰電池方案。張學文引用數據表示,在韓國大型數據中心里,鋰電池目前的占有率已超過30%.
他同時介紹說,在中國市場,西安三星電子、無錫三星電子,以及上海地鐵部分應用中,也已經采用了鋰電池方案,以取代傳統的鉛電池。
除在亞洲的韓國,鋰電池的“風潮”也在影響著北美市場。如前文所提,由于北美中大型數據中心后備時間通常要求是5分鐘,而非國內A類機房的15分鐘。這就使得鋰電池相對鉛電池的購買成本差異,降低到1.5倍,甚至更低。
張學文介紹說,施耐德電氣目前在北美的大型、超大型數據中心客戶大都已經或考慮使用鋰電池方案——有些客戶正在等待鉛電池到達更換期。
盡管鋰電池在數據中心的應用,到目前為止仍只是起步,遠沒有到完全取代鉛電池的時間節點;但隨著其綜合優勢逐步落地顯現,獲得更大范圍大認可已成為可能。張學文估計,目前中國區UPS配置鋰電池的比例尚不足1%. 但他相信,其增速可期。