Hello, mga higala!
Human mamantala ang artikulo Adunay daghang mga komento bahin sa mga kapeligrohan sa mga solusyon sa Li-Ion alang sa server ug mga sentro sa datos. Busa, karon atong sulayan nga mahibal-an kung unsa ang mga kalainan tali sa mga solusyon sa lithium sa industriya alang sa usa ka UPS ug ang baterya sa imong gadyet, kung giunsa ang mga kondisyon sa pag-operate sa mga baterya sa usa ka kwarto sa server, ngano nga sa usa ka Li-Ion nga telepono ang baterya dili molungtad. labaw pa sa 2-3 ka tuig, ug sa usa ka sentro sa datos kini nga numero modaghan sa 10 o labaw pa nga mga tuig. Ngano nga ang mga risgo sa lithium nga kalayo sa usa ka data center / server room gamay ra.
Oo, ang mga aksidente nga adunay mga baterya sa UPS posible bisan unsa pa ang tipo sa aparato sa pagtipig sa enerhiya, apan ang mito sa "kakuyaw sa sunog" sa mga solusyon sa lithium sa industriya dili tinuod.
Tuod man, daghan ang nakakita niana nga adunay lithium nga baterya sa usa ka awto nga naglihok sa highway? Busa, atong tan-awon, hunahunaa kini, itandi ...
Dinhi atong makita ang usa ka tipikal nga kaso sa dili makontrol nga pagpainit sa kaugalingon, thermal runaway sa baterya sa telepono, nga misangpot sa maong insidente. Moingon ka: HERE! Usa ra ka telepono, usa ra ka buang nga tawo ang magbutang ug ingon niana sa lawak sa server!
Sigurado ako nga pagkahuman sa pagtuon niini nga materyal, ang magbabasa magbag-o sa iyang panan-aw sa kini nga isyu.
Ang kahimtang karon sa merkado sa data center
Dili kini sekreto nga ang pagtukod sa usa ka sentro sa datos usa ka dugay nga pagpamuhunan. Ang presyo sa mga kagamitan sa inhenyero lamang mahimong 50% sa gasto sa tanan nga gasto sa kapital. Ang payback horizon gibana-bana nga 10-15 ka tuig. Natural, adunay tinguha sa pagpakunhod sa kinatibuk-ang gasto sa pagpanag-iya sa tibuok tibuok nga siklo sa kinabuhi sa data center, ug sa samang higayon usab compact engineering ekipo, pagpalingkawas sa daghang luna kutob sa mahimo alang sa payload.
Ang labing kamalaumon nga solusyon mao ang usa ka bag-ong pag-uli sa industriyal nga UPS nga gibase sa mga baterya nga Li-Ion, nga dugay nang nagwagtang sa "mga sakit sa pagkabata" sa dagway sa mga peligro sa sunog, dili husto nga mga algorithm sa pag-charge-discharge, ug nakuha ang daghang mga mekanismo sa pagpanalipod.
Sa pagdugang sa kapasidad sa kompyuter ug kagamitan sa network, ang panginahanglan alang sa UPS nagkadako. Sa samang higayon, ang mga kinahanglanon alang sa kinabuhi sa baterya mouswag sa kaso sa mga problema sa sentralisadong suplay sa kuryente ug/o mga kapakyasan sa pagsugod sa usa ka backup nga tinubdan sa kuryente sa kaso sa paggamit/pagkaanaa sa usa ka diesel generator set.
Sa among opinyon, adunay duha ka panguna nga hinungdan:
- Kusog nga pagtubo sa gidaghanon sa impormasyon nga giproseso ug gipasa
Kay sa panig-ingnan, , nga
kinahanglan i-save ug iproseso. - Pag-uswag sa dinamika sa pagkonsumo sa enerhiya sa elektrisidad. Bisan pa sa kinatibuk-ang uso sa pagkunhod sa konsumo sa enerhiya sa mga kagamitan sa IT, pagkunhod sa piho nga pagkonsumo sa enerhiya sa mga elektronik nga sangkap.
Grapo sa konsumo sa enerhiya sa usa lang ka operating data center
Ang parehas nga uso gipakita sa mga forecast sa merkado sa data center sa atong nasud.Sumala sa website, ang kinatibuk-ang gidaghanon sa mga rack space nga gibutang sa operasyon labaw pa sa 20 ka libo. 20),β β nag-ingon ang CNews Analytics report. Sumala sa mga ahensya sa pagkonsulta, sa 2017 ang gidaghanon sa mga rack space gilauman nga motaas sa 3 ka libo. Sa ato pa, sa duha ka tuig ang aktuwal nga kapasidad sa data center mahimong doble. Unsa may kalabotan niini? Una sa tanan, uban sa pag-uswag sa gidaghanon sa impormasyon: pareho nga gitipigan ug giproseso.
Gawas pa sa mga panganod, gikonsiderar sa mga magdudula ang pag-uswag sa mga kapasidad sa data center sa mga rehiyon nga mga punto sa pagtubo: sila ra ang bahin kung diin adunay reserba alang sa pagpalambo sa negosyo. Sumala sa IKS-Consulting, sa 2016, ang mga rehiyon mikabat lamang sa 10% sa tanan nga mga kahinguhaan nga gitanyag sa merkado, samtang ang kapital ug ang rehiyon sa Moscow nag-okupar sa 73% sa merkado, ug ang St. Petersburg ug ang rehiyon sa Leningrad - 17%. Sa mga rehiyon, adunay nagpadayon nga kakulang sa mga kahinguhaan sa sentro sa datos nga adunay taas nga lebel sa pagtugot sa sayup.
Sa 2025, ang kinatibuk-ang gidaghanon sa datos sa kalibutan gipaabot nga motaas og 10 ka pilo kon itandi sa 2016.
Bisan pa, unsa ka luwas ang lithium alang sa usa ka server o data center nga UPS?
Disbentaha: taas nga gasto sa mga solusyon sa Li-Ion.
Ang presyo sa lithium-ion nga mga baterya taas gihapon kon itandi sa standard nga mga solusyon. Sumala sa mga banabana sa SE, ang mga inisyal nga gasto alang sa mga high-power nga UPS nga labaw sa 100 kVA alang sa mga solusyon sa Li-Ion mahimong 1,5 ka beses nga mas taas, apan sa katapusan ang pagtipig sa pagpanag-iya mahimong 30-50%. Kung maghimo kita mga pagtandi sa komplikadong industriyal-militar sa ubang mga nasud, nan ania ang balita bahin sa paglansad sa uban sa Li-Ion nga mga baterya. Kasagaran, ang mga baterya sa lithium iron phosphate (LFP sa litrato) gigamit sa ingon nga mga solusyon tungod sa ilang paryente nga barato ug labi ka luwas.
Ang artikulo naghisgot nga $100 milyon ang gigasto sa bag-ong mga baterya alang sa submarino, atong sulayan nga i-convert kini ngadto sa ubang mga bili...Ang 4,2 ka libo ka tonelada mao ang pagbalhin sa ilawom sa tubig sa usa ka submarino sa Japan. Pagbalhin sa nawong - 2,95 ka libo ka tonelada. Ingon sa usa ka lagda, ang 20-25% sa gibug-aton sa sakayan gilangkoban sa mga baterya. Gikan dinhi mokuha kami ug gibana-bana nga 740 ka tonelada - lead-acid nga mga baterya. Dugang pa: ang masa sa lithium gibana-bana nga 1/3 sa lead-acid nga mga baterya -> 246 tonelada sa lithium. Sa 70 kWh/kg para sa Li-Ion makuha nato ang gibana-bana nga 17 MWh sa battery array power. Ug ang kalainan sa masa sa mga baterya mao ang gibana-bana nga 495 ka tonelada... Dinhi wala nato tagda , nga nagkinahanglan ug 14,5 ka toneladang plata kada submarino, ug nagkantidad ug 4 ka pilo nga labaw kay sa lead-acid nga mga baterya. Pahinumdumon ko ikaw nga ang mga baterya sa Li-Ion karon 1,5-2 ka beses nga mas mahal kaysa VRLA, depende sa gahum sa solusyon.
Komosta ang mga Hapon? Nahinumdom sila nga ulahi na kaayo nga ang "pagpagaan sa sakayan" sa 700 ka tonelada nanginahanglan usa ka pagbag-o sa katakus sa dagat ug kalig-on niini ... Tingali kinahanglan nila nga dugangan ang mga hinagiban sa sakay aron mabalik ang pag-apod-apod sa gibug-aton sa disenyo sa barko.
Ang mga baterya nga lithium-ion mas mubu usab kay sa mga baterya sa lead-acid, mao nga ang disenyo sa submarino nga klase sa Soryu kinahanglang usbon pag-usab aron mamentinar ang ballast ug kalig-on.
Sa Japan, duha ka klase sa lithium-ion batteries ang namugna ug gidala sa operational condition: lithium-nickel-cobalt-aluminum-oxide (NCA) nga gihimo sa GS Yuasa ug lithium titanate (LTO) nga gihimo sa Toshiba Corporation. Ang Japanese navy mogamit ug NCA batteries, samtang ang Australia gitanyagan og LTO batteries para gamiton sa Soryu-class submarines sa bag-o lang nga tender, sumala ni Kobayashi.
Nahibal-an ang matinahuron nga kinaiya sa kaluwasan sa Yuta sa Nagsubang nga Adlaw, mahimo natong hunahunaon nga ang mga isyu sa kaluwasan sa lithium nasulbad, gisulayan ug gipamatud-an.
Risgo: peligro sa sunog.
Dinhi atong mahibal-an ang katuyoan sa pagmantala, tungod kay adunay mga sukwahi nga opinyon bahin sa pagkaluwas sa kini nga mga solusyon. Apan kini ang tanan nga retorika, apan komosta ang mga piho nga solusyon sa industriya?
Nahisgotan na namo ang mga isyu sa seguridad sa among , apan atong hisgotan kini nga isyu pag-usab. Atong balikon ang numero, nga nagsusi sa lebel sa proteksyon sa module ug LMO/NMC cell sa baterya nga gihimo sa Samsung SDI ug gigamit isip bahin sa Schneider Electric UPS.
Ang mga proseso sa kemikal gihisgutan sa artikulo sa tiggamit . Atong sulayan nga masabtan ang posibleng mga risgo sa atong partikular nga kaso ug itandi kini sa multi-level protection sa Samsung SDI cells, nga usa ka integral nga bahin sa usa ka andam nga Type G Li-Ion rack isip kabahin sa usa ka komprehensibo nga solusyon base sa Galaxy VM .
Magsugod ta sa usa ka kinatibuk-ang flowchart sa kaso sa mga risgo ug hinungdan sa sunog sa usa ka lithium-ion cell.
Ubos sa spoiler mahimo nimong tun-an ang teoretikal nga mga isyu sa mga peligro sa sunog sa mga baterya sa lithium-ion ug ang pisika sa mga proseso.Inisyal nga block diagram sa mga risgo ug hinungdan sa sunog (Safety Hazard) sa usa ka lithium-ion cell gikan sa 2018 ka tuig.
Tungod kay depende sa kemikal nga istruktura sa lithium-ion cell adunay mga kalainan sa thermal runaway nga mga kinaiya sa selula, dinhi atong ipunting ang proseso nga gihulagway sa artikulo sa lithium-nickel-cobalt-aluminum cell (base sa LiNiCoAIO2) o NCA.
Ang proseso sa pagpalambo sa usa ka aksidente sa usa ka cell mahimong bahinon ngadto sa tulo ka mga hugna:
- yugto 1 (Pagsugod). Normal nga operasyon sa cell sa diha nga ang temperatura pagtaas gradient dili molapas sa 0,2 degrees Celsius kada minuto, ug ang cell temperatura sa iyang kaugalingon dili molapas sa 130-200 degrees Celsius, depende sa kemikal nga istruktura sa cell;
- stage 2, pagpainit (Acceleration). Niini nga yugto, ang temperatura mosaka, ang gradient sa temperatura kusog nga motaas, ug ang thermal energy aktibo nga gipagawas. Sa kinatibuk-an, kini nga proseso giubanan sa pagpagawas sa mga gas. Ang sobra nga ebolusyon sa gas kinahanglan nga bayran pinaagi sa operasyon sa safety valve;
- stage 3, thermal runaway (Raway). Ang pagpainit sa baterya labaw sa 180-200 degrees. Sa kini nga kaso, ang cathode nga materyal mosulod sa usa ka disproportionation nga reaksyon ug nagpagawas sa oxygen. Kini ang lebel sa thermal runaway, tungod kay sa kini nga kaso mahimoβg mahitabo ang usa ka sagol nga masunog nga mga gas nga adunay oxygen, nga mahimong hinungdan sa kusog nga pagkasunog. Apan, kini nga proseso sa pipila ka mga kaso mahimong kontrolado, basaha - sa diha nga ang rehimen sa eksternal nga mga butang mausab, thermal runaway sa pipila ka mga kaso mohunong nga walay makamatay nga mga sangputanan alang sa naglibot nga luna. Ang pagkaserbisyuhan ug pasundayag sa lithium cell mismo pagkahuman niini nga mga panghitabo wala gikonsiderar.
Ang thermal runaway nga temperatura nagdepende sa gidak-on sa selula, disenyo sa selula, ug materyal. Ang thermal runaway nga temperatura mahimong magkalainlain gikan sa 130 hangtod 200 degree Celsius. Ang thermal runaway nga oras mahimong magkalainlain ug gikan sa mga minuto, oras o bisan mga adlaw ...
Unsa ang mahitungod sa LMO/NMC type nga mga selula sa lithium-ion UPSs?
- Aron mapugngan ang pagkontak sa anode sa electrolyte, usa ka seramik nga layer ang gigamit isip bahin sa cell (SFL). Ang paglihok sa mga lithium ions gibabagan sa 130 degrees Celsius.
β Dugang pa sa protective vent valve, usa ka Over Charge Device (OSD) protection system ang gigamit, nga naglihok dungan sa internal fuse ug gipalong ang nadaot nga cell, nga nagpugong sa thermal runaway nga proseso nga makaabot sa peligrosong lebel. Dugang pa, ang internal nga sistema sa OSD mag-trigger sa sayo pa, kung ang presyur moabot sa 3,5 kgf/cm2, sa ato pa, katunga ubos pa sa tubag nga pressure sa safety valve sa cell.
Pinaagi sa dalan, ang cell fuse molihok sa mga sulog nga labaw sa 2500 A sa dili molapas sa 2 segundos. Atong isipon nga ang temperatura gradient moabot sa usa ka pagbasa sa 10 degrees C/min. Sa 10 segundos, ang cell adunay panahon sa pagdugang mga 1,7 degrees sa temperatura niini samtang sa overclocking mode.
β Ang tulo ka-layer separator sa cell sa recharge mode makababag sa transisyon sa lithium ions ngadto sa anode sa cell. Ang blocking temperatura mao ang 250 degrees Celsius.
Karon atong tan-awon kon unsa ang anaa kanato sa temperatura sa selula; Atong itandi sa unsa nga mga yugto ang lain-laing mga matang sa mga panalipod na-trigger sa lebel sa selula.
β Sistema sa OSD β 3,5+-0,1 kgf/cm2 <= presyur sa gawas
Dugang nga panalipod batok sa mga overcurrents.
β balbula sa kaluwasan 7,0+-1,0 kgf/cm2 <= presyur sa gawas
- fuse sulod sa cell 2 segundos sa 2500A (over current mode)
Ang risgo sa thermal runaway sa usa ka cell direkta nagdepende sa degree/level sa charge sa cell, dugang detalye dinhi...Atong tagdon ang epekto sa lebel sa cell charge sa konteksto sa mga risgo sa thermal runaway. Atong tagdon ang talaan sa mga sulat tali sa temperatura sa selula ug sa parameter sa SOC (State of Charge, degree sa charge sa baterya).
Ang lebel sa singil sa baterya gisukod isip porsyento ug gipakita kung pila sa kinatibuk-ang bayad ang nagpabilin nga gitipigan sa baterya. Sa kini nga kaso, among gikonsiderar ang mode sa pag-recharge sa baterya. Mahimong mahinapos nga depende sa kemistriya sa lithium cell, ang baterya mahimong lahi kung mag-overcharge ug adunay lainlain nga susceptibility sa thermal runaway. Kini tungod sa lain-laing mga piho nga kapasidad (A*h/gram) sa lain-laing mga matang sa mga selula sa Li-Ion. Kon mas dako ang espesipikong kapasidad sa selula, mas paspas ang pagpagawas sa kainit panahon sa pag-recharge.
Dugang pa, sa 100% SOC, ang usa ka eksternal nga short circuit kanunay nga hinungdan sa thermal runaway sa cell. Sa laing bahin, kung ang cell anaa sa 80% SOC, ang pinakataas nga thermal runaway nga temperatura sa cell mobalhin pataas. Ang selula nahimong mas makasugakod sa mga kahimtang sa emerhensya.
Sa katapusan, alang sa 70% SOC, ang mga eksternal nga mubu nga sirkito mahimong dili hinungdan sa thermal runaway. Sa ato pa, ang risgo sa cell ignition mikunhod pag-ayo, ug ang labing lagmit nga senaryo mao lamang ang operasyon sa safety valve sa lithium battery.
Dugang pa, gikan sa lamesa makahinapos kita nga ang LFP (purpura nga kurba) sa usa ka baterya kasagaran adunay taas nga pagtaas sa temperatura, nga mao, ang "pag-init" nga yugto hapsay nga pagbalhin ngadto sa "thermal runaway" nga yugto, ug ang kalig-on sa kini nga sistema sa overcharging medyo mas grabe. Ang mga baterya sa LMO, ingon sa atong nakita, adunay usa ka hapsay nga kinaiya sa pagpainit kung mag-recharge.
GUSTO: Sa diha nga ang sistema sa OSD ma-trigger, ang cell i-reset sa bypass. Sa ingon, ang boltahe sa rack mikunhod, apan kini nagpabilin nga naglihok ug naghatag usa ka signal sa sistema sa pag-monitor sa UPS pinaagi sa sistema sa BMS sa rack mismo. Sa kaso sa usa ka klasiko nga sistema sa UPS nga adunay mga baterya sa VRLA, ang usa ka mubo nga sirkito o pagkaguba sa sulod sa usa ka baterya sa usa ka hilo mahimong mosangpot sa kapakyasan sa UPS sa kinatibuk-an ug pagkawala sa gamit sa kagamitan sa IT.
Pinasukad sa ibabaw, alang sa kaso sa paggamit sa mga solusyon sa lithium sa UPS, ang mga mosunud nga peligro nagpabilin nga may kalabotan:
- Thermal runaway sa usa ka cell o module isip resulta sa usa ka eksternal nga short circuit - daghang lebel sa proteksyon.
- Thermal runaway sa usa ka cell o module isip resulta sa internal nga battery malfunction - daghang lebel sa proteksyon sa cell o module level.
- Sobra nga bayad - proteksyon sa BMS ug tanan nga lebel sa proteksyon alang sa usa ka rack, module, cell.
- Ang kadaot sa mekanikal walaβy kalabotan sa among kaso, ang peligro sa panghitabo gamay ra.
- Ang sobrang kainit sa rack ug tanan nga mga baterya (mga module, mga cell). Dili kritikal hangtod sa 70-90 degrees. Kung ang temperatura sa kwarto sa pag-install sa UPS mosaka sa kini nga mga kantidad, nagpasabut kini nga adunay kalayo sa bilding. Ubos sa normal nga kahimtang sa operasyon sa data center, ang risgo sa usa ka panghitabo gamay ra.
- Ang pagkunhod sa kinabuhi sa baterya sa taas nga temperatura sa kwarto - ang dugay nga operasyon sa temperatura hangtod sa 40 degree gitugotan nga walaβy nakit-an nga pagkunhod sa kinabuhi sa baterya. Ang mga lead nga baterya sensitibo kaayo sa bisan unsang pagtaas sa temperatura ug makunhuran ang nahabilin nga kinabuhi niini nga katumbas sa pagtaas sa temperatura.
Atong tan-awon ang usa ka flowchart sa risgo sa mga aksidente sa lithium-ion nga mga baterya sa atong data center, server room use case. Atong pasimplehon ang diagram sa gamay, tungod kay ang mga lithium UPS maoperahan sa sulundon nga mga kondisyon, kung atong itandi ang mga kondisyon sa pag-operate sa mga baterya sa imong gadget, telepono.
KONKLUSYON: Ang mga espesyal nga lithium nga baterya alang sa data center ug server room nga mga UPS adunay igo nga lebel sa panalipod batok sa mga sitwasyon sa emerhensya, ug sa usa ka komprehensibo nga solusyon, usa ka dako nga gidaghanon sa mga ang-ang sa nagkalain-laing proteksyon ug labaw pa sa lima ka tuig nga kasinatian sa pag-operate niini nga mga solusyon nagtugot kanato sa pagsulti sa taas nga lebel sa kaluwasan sa mga bag-ong teknolohiya. Lakip sa ubang mga butang, dili nato kalimtan nga ang operasyon sa mga baterya sa lithium sa atong sektor morag "greenhouse" nga mga kondisyon alang sa mga teknolohiya sa Li-Ion: dili sama sa imong smartphone sa imong bulsa, walay usa nga maghulog sa baterya sa data center, overheat, discharge kada adlaw, aktibong gamiton sa buffer mode.
Aron makakat-on ug dugang ug hisgotan ang usa ka piho nga solusyon sa baterya nga Li-Ion alang sa imong lawak sa server o sentro sa datos, palihug ipadala ang usa ka hangyo sa email. o pinaagi sa paghangyo sa website sa kompanya .
OPEN TEKNOLOHIYA β kasaligan nga hiniusa nga mga solusyon gikan sa mga lider sa kalibutan, nga espesipikong gipahaum sa imong mga katuyoan ug katuyoan.
Author: Kulikov Oleg
Nanguna nga Design Engineer
Departamento sa Integration Solutions
Kompanya sa Open Technologies
Ang mga rehistradong tiggamit lamang ang makaapil sa survey. , walay sapayan.
Unsa ang imong opinyon sa kaluwasan ug paggamit sa mga solusyon sa industriya base sa mga teknolohiya sa Li-Ion?
-
16,2%Delikado, makadilaab sa kaugalingon, sa bisan unsa nga kahimtang dili ko kini ibutang sa akong server room.11
-
10,3%Dili ko interesado niini, mao nga usbon namo matag karon ug unya ang mga classic nga baterya, ug OK ra ang tanan.7
-
16,2%Kinahanglan natong hunahunaon kon kini ba luwas ug makasaad.11
-
23,5%Makapainteres, tan-awon nako ang mga posibilidad.16
-
13,2%Interesado! Pagpuhunan sa makausa - ug ayaw kahadlok sa pagbuntog sa tibuok data center tungod sa kapakyasan sa usa ka lead battery.9
-
20,6%Makapainteres! Ang mga bentaha mas labaw pa kay sa mga disbentaha ug mga risgo.14
68 ka tiggamit ang nagboto. 25 ka tiggamit ang nag-abstain.
Source: www.habr.com