Salom, do'stlar!
Maqola chop etilgandan keyin Li-Ion yechimlarining server va ma'lumotlar markazlari uchun xavfliligi haqida ko'plab sharhlar bo'ldi. Shuning uchun, bugun biz UPS uchun sanoat lityum echimlari va gadjetingizdagi batareya o'rtasidagi farq nima ekanligini, server xonasidagi batareyalarning ishlash sharoitlari qanday farq qilishini, nima uchun Li-Ion telefonida batareya quvvati yo'qligini aniqlashga harakat qilamiz. 2-3 yildan ortiq, ma'lumotlar markazida esa bu ko'rsatkich 10 yoki undan ko'proq yilgacha oshadi. Nima uchun ma'lumotlar markazi / server xonasida lityum yong'in xavfi minimal.
Ha, UPS batareyalari bilan baxtsiz hodisalar energiya saqlash qurilmasining turidan qat'i nazar, mumkin, ammo sanoat lityum eritmalarining "yong'in xavfi" haqidagi afsona to'g'ri emas.
Axir buni ko'pchilik ko'rgan avtomagistralda harakatlanadigan mashinada lityum batareya bilan? Keling, ko'raylik, aniqlaymiz, taqqoslaymiz ...
Bu erda biz bunday hodisaga olib kelgan telefon batareyasining nazoratsiz o'z-o'zidan isishi, termal qochib ketishining odatiy holatini ko'ramiz. Siz aytasiz: BU YERDA! Bu shunchaki telefon, faqat aqldan ozgan odam server xonasiga shunday narsalarni qo'yadi!
Ishonchim komilki, ushbu materialni o'rganib chiqqandan so'ng, o'quvchi ushbu masala bo'yicha o'z nuqtai nazarini o'zgartiradi.
Ma'lumotlar markazlari bozoridagi hozirgi vaziyat
Hech kimga sir emaski, ma'lumotlar markazini qurish uzoq muddatli sarmoyadir. Faqatgina muhandislik uskunalari narxi barcha kapital xarajatlarning 50% ni tashkil qilishi mumkin. To'lov muddati taxminan 10-15 yil. Tabiiyki, ma'lumotlar markazining butun hayoti davomida egalik qilishning umumiy qiymatini va shu bilan birga ixcham muhandislik uskunalarini kamaytirish, foydali yuk uchun imkon qadar ko'proq joy bo'shatish istagi mavjud.
Optimal yechim - bu Li-Ion batareyalariga asoslangan sanoat UPS ning yangi iteratsiyasi bo'lib, ular uzoq vaqt davomida yong'in xavfi, noto'g'ri zaryadlash va tushirish algoritmlari ko'rinishidagi "bolalik kasalliklari" dan xalos bo'lgan va ko'plab himoya mexanizmlarini qo'lga kiritgan.
Hisoblash va tarmoq uskunalari quvvatining oshishi bilan UPS ga talab ortib bormoqda. Shu bilan birga, markazlashtirilgan elektr ta'minoti bilan bog'liq muammolar va/yoki dizel generator majmuasidan foydalanish/mavjud bo'lgan holda zaxira quvvat manbasini ishga tushirishda nosozliklar yuzaga kelganda batareyaning ishlash muddatiga talablar ortadi.
Bizning fikrimizcha, ikkita asosiy sabab bor:
- Qayta ishlangan va uzatiladigan axborot hajmining tez o'sishi
Misol uchun, qaysi
saqlanishi va qayta ishlanishi kerak. - Elektr energiyasini iste'mol qilish dinamikasining o'sishi. IT-uskunalarning energiya sarfini kamaytirishning umumiy tendentsiyasiga qaramasdan, elektron komponentlarning o'ziga xos energiya sarfini kamaytirish.
Faqat bitta ishlaydigan ma'lumot markazining energiya sarfi grafigi
Xuddi shu tendentsiyani mamlakatimizdagi ma'lumotlar markazlari bozori prognozlari ham ko'rsatmoqda.Saytga ko'ra, foydalanishga topshirilgan jami stend maydonlari soni 20 mingdan ortiq.“20-yilda 2017 ta eng yirik maʼlumotlar markazlari xizmat koʻrsatuvchi provayderlar tomonidan foydalanishga topshirilgan raflar soni 3 foizga oshib, 22,4 mingtaga yetdi (1-oktabr holatiga koʻra maʼlumotlar, 2017), - deyiladi CNews Analytics hisobotida. Konsalting agentliklarining ma'lumotlariga ko'ra, 2021 yilga kelib raflar soni 49 mingtaga ko'payishi kutilmoqda. Ya'ni, ikki yil ichida ma'lumotlar markazining haqiqiy sig'imi ikki barobarga oshishi mumkin. Bu nima bilan bog'liq? Avvalo, axborot hajmining oshishi bilan: ham saqlanadi, ham qayta ishlanadi.
Bulutlar bilan bir qatorda, o'yinchilar mintaqalarda ma'lumotlar markazlarining quvvatlarini rivojlantirishni o'sish nuqtalari deb hisoblashadi: ular biznesni rivojlantirish uchun zaxira mavjud bo'lgan yagona segmentdir. IKS-Consulting ma'lumotlariga ko'ra, 2016 yilda mintaqalar bozorda taklif qilingan barcha resurslarning atigi 10 foizini tashkil etgan bo'lsa, poytaxt va Moskva viloyati bozorning 73 foizini, Sankt-Peterburg va Leningrad viloyati esa 17 foizni egallagan. Hududlarda nosozliklarga chidamliligi yuqori bo'lgan ma'lumotlar markazlari resurslarining etishmasligi saqlanib qolmoqda.
2025 yilga borib, dunyo bo'yicha umumiy ma'lumotlar hajmi 10 yilga nisbatan 2016 baravar ko'payishi prognoz qilinmoqda.
Shunga qaramay, lityum server yoki ma'lumotlar markazi UPS uchun qanchalik xavfsiz?
Kamchilik: Li-Ion eritmalarining yuqori narxi.
Lityum-ion batareyalarning narxi standart echimlarga nisbatan hali ham yuqori. SE hisob-kitoblariga ko'ra, Li-Ion eritmalari uchun 100 kVA dan ortiq yuqori quvvatli UPSlar uchun dastlabki xarajatlar 1,5 baravar yuqori bo'ladi, ammo oxir-oqibat mulkni tejash 30-50% ni tashkil qiladi. Agar biz boshqa mamlakatlarning harbiy-sanoat kompleksi bilan taqqoslanadigan bo'lsak, unda bu erda ishga tushirilishi haqidagi yangilik. Li-Ion batareyalar bilan. Ko'pincha lityum temir fosfat batareyalari (fotosuratdagi LFP) nisbatan arzonligi va yuqori xavfsizligi tufayli bunday echimlarda qo'llaniladi.
Maqolada suv osti kemasi uchun yangi akkumulyatorlarga 100 million dollar sarflangani aytiladi, keling, uni boshqa qiymatlarga aylantirishga harakat qilaylik...4,2 ming tonna yapon suvosti kemasining suv osti siljishi. Er usti siljishi - 2,95 ming tonna. Qoida tariqasida, qayiq og'irligining 20-25% batareyalardan iborat. Bu erdan biz taxminan 740 tonna - qo'rg'oshinli akkumulyatorlarni olamiz. Bundan tashqari: litiyning massasi qo'rg'oshinli akkumulyatorlarning taxminan 1/3 qismini tashkil qiladi -> 246 tonna litiy. Li-Ion uchun 70 kVt / kg quvvatda biz taxminan 17 MVt batareya quvvatiga ega bo'lamiz. Va batareyalar massasidagi farq taxminan 495 tonnani tashkil qiladi ... Bu erda biz hisobga olmaymiz , bu suv osti kemasi uchun 14,5 tonna kumush talab qiladi va qo'rg'oshinli akkumulyatorlardan 4 barobar qimmatroq. Eslatib o'taman, Li-Ion batareyalari hozirda eritmaning kuchiga qarab VRLA dan atigi 1,5-2 barobar qimmatroq.
Yaponlar-chi? Ular "qayiqni 700 tonnaga engillashtirish" uning dengizga yaroqliligi va barqarorligini o'zgartirishga olib kelishini juda kech esladilar ... Ular, ehtimol, qayiqning dizayn vazni taqsimotini qaytarish uchun bortga qurol qo'shishlari kerak edi.
Lityum-ion batareyalar ham qo'rg'oshin kislotali akkumulyatorlardan kamroq og'irlik qiladi, shuning uchun Soryu sinfidagi suv osti kemasi dizayni balast va barqarorlikni saqlab qolish uchun biroz qayta ishlanishi kerak edi.
Yaponiyada ikki turdagi litiy-ionli batareyalar yaratildi va ish holatiga keltirildi: GS Yuasa tomonidan ishlab chiqarilgan litiy-nikel-kobalt-alyuminiy-oksid (NCA) va Toshiba korporatsiyasi tomonidan ishlab chiqarilgan lityum titanat (LTO). Kobayashining so‘zlariga ko‘ra, Yaponiya harbiy-dengiz kuchlari NCA batareyalaridan foydalanadi, Avstraliyaga esa yaqinda o‘tkazilgan tenderda Soryu sinfidagi suv osti kemalarida foydalanish uchun LTO akkumulyatorlari taklif qilingan.
Quyosh chiqayotgan mamlakatda xavfsizlikka hurmatli munosabatni bilgan holda, biz lityum xavfsizligi masalalari hal qilingan, sinovdan o'tgan va sertifikatlangan deb taxmin qilishimiz mumkin.
Xavf: yong'in xavfi.
Bu erda biz nashr qilish maqsadini aniqlaymiz, chunki ushbu echimlarning xavfsizligi haqida mutlaqo qarama-qarshi fikrlar mavjud. Ammo bularning barchasi ritorika, ammo aniq sanoat echimlari haqida nima deyish mumkin?
Biz allaqachon xavfsizlik masalalarini muhokama qilganmiz , lekin bu masalaga yana to'xtalib o'tamiz. Keling, Samsung SDI tomonidan ishlab chiqarilgan va Schneider Electric UPS tarkibiga kiruvchi akkumulyatorning moduli va LMO/NMC xujayrasini himoya qilish darajasini o'rganib chiqqan rasmga murojaat qilaylik.
Kimyoviy jarayonlar foydalanuvchining maqolasida muhokama qilindi . Keling, bizning alohida holatimizda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xavflarni tushunishga harakat qilaylik va ularni Galaxy VM-ga asoslangan kompleks yechimning bir qismi sifatida tayyor G Type G Li-Ion rafining ajralmas qismi bo'lgan Samsung SDI hujayralaridagi ko'p darajali himoya bilan solishtiraylik. .
Keling, litiy-ionli hujayradagi yong'in xavfi va sabablarining umumiy sxemasidan boshlaylik.
Spoyler ostida siz litiy-ionli batareyalarning yong'in xavfi va jarayonlar fizikasining nazariy masalalarini o'rganishingiz mumkin.Lityum-ionli hujayraning yong'in xavfi va sabablarining dastlabki blok diagrammasi (xavfsizlik xavfi) 2018 yil.
Litiy-ion hujayraning kimyoviy tuzilishiga qarab, hujayraning termal qochqin xususiyatlarida farqlar mavjud bo'lganligi sababli, bu erda biz litiy-nikel-kobalt-alyuminiy hujayradagi (LiNiCoAIO2 asosida) maqolada tasvirlangan jarayonga to'xtalamiz. yoki NCA.
Hujayradagi baxtsiz hodisani rivojlanish jarayonini uch bosqichga bo'lish mumkin:
- 1-bosqich (boshlanish). Haroratning ko'tarilish gradienti daqiqada 0,2 darajadan oshmasa va hujayraning kimyoviy tuzilishiga qarab hujayra haroratining o'zi 130-200 darajadan oshmasa, hujayraning normal ishlashi;
- 2-bosqich, isinish (tezlashtirish). Ushbu bosqichda harorat ko'tariladi, harorat gradienti tez o'sib boradi va issiqlik energiyasi faol ravishda chiqariladi. Umuman olganda, bu jarayon gazlarning chiqishi bilan birga keladi. Haddan tashqari gaz chiqishi xavfsizlik klapanining ishlashi bilan qoplanishi kerak;
- 3-bosqich, termal qochoq (Qochish). Batareyani 180-200 darajadan yuqori qizdirish. Bunday holda, katod materiali nomutanosiblik reaktsiyasiga kiradi va kislorodni chiqaradi. Bu termal qochib ketish darajasi, chunki bu holda yonuvchan gazlarning kislorod bilan aralashmasi paydo bo'lishi mumkin, bu o'z-o'zidan yonishni keltirib chiqaradi. Biroq, bu jarayonni ba'zi hollarda nazorat qilish mumkin, o'qing - tashqi omillar rejimi o'zgarganda, termal qochib ketish ba'zi hollarda atrofdagi makon uchun halokatli oqibatlarsiz to'xtaydi. Ushbu hodisalardan keyin lityum hujayraning o'zi xizmat ko'rsatish qobiliyati va ishlashi hisobga olinmaydi.
Termal qochib ketadigan harorat hujayra hajmiga, hujayra dizayniga va materialga bog'liq. Termal qochqinning harorati 130 dan 200 daraja Selsiygacha o'zgarishi mumkin. Termal qochib ketish vaqti har xil bo'lishi mumkin va daqiqalar, soatlar va hatto kunlar oralig'ida bo'lishi mumkin ...
Lityum-ionli UPSdagi LMO/NMC tipidagi hujayralar haqida nima deyish mumkin?
– Anodning elektrolitlar bilan aloqa qilishini oldini olish uchun hujayraning bir qismi (SFL) sifatida keramik qatlam qo'llaniladi. Litiy ionlarining harakati 130 daraja Selsiyda bloklanadi.
– Himoya ventilyatsiya klapaniga qo'shimcha ravishda, ichki sug'urta bilan birgalikda ishlaydigan va shikastlangan hujayrani o'chiradigan, termal qochib ketish jarayonining xavfli darajaga yetishiga yo'l qo'ymaydigan ortiqcha zaryadlash qurilmasi (OSD) himoya tizimi qo'llaniladi. Bundan tashqari, ichki OSD tizimi bosim 3,5 kgf/sm2 ga yetganda, ya'ni hujayra xavfsizlik klapanining javob bosimidan yarim baravar kam bo'lganda ishga tushadi.
Aytgancha, hujayra sug'urtasi 2500 sekunddan ko'p bo'lmagan vaqt ichida 2 A dan yuqori oqimlarda ishlaydi. Faraz qilaylik, harorat gradienti minutiga 10 daraja C ko'rsatkichga etadi. 10 soniya ichida hujayra overclock rejimida haroratga taxminan 1,7 daraja qo'shishga ulguradi.
– Zaryadlash rejimidagi hujayradagi uch qavatli separator litiy ionlarining hujayra anodiga o‘tishini bloklaydi. Bloklash harorati 250 daraja Selsiy.
Keling, hujayra harorati bilan bizda nima borligini ko'rib chiqaylik; Keling, hujayra darajasida turli xil himoya turlari qanday bosqichlarda ishga tushirilishini taqqoslaylik.
— OSD tizimi – 3,5+-0,1 kgf/sm2 <= tashqi bosim
Haddan tashqari oqimlardan qo'shimcha himoya.
— xavfsizlik klapan 7,0+-1,0 kgf/sm2 <= tashqi bosim
- hujayra ichidagi sug'urta 2A da 2500 soniya (haddan tashqari oqim rejimi)
Hujayraning termal qochib ketish xavfi to'g'ridan-to'g'ri hujayraning zaryad darajasiga / darajasiga bog'liq, batafsil ma'lumot bu erda ...Keling, termal qochib ketish xavfi kontekstida hujayra zaryad darajasining ta'sirini ko'rib chiqaylik. Keling, hujayra harorati va SOC parametri o'rtasidagi yozishmalar jadvalini ko'rib chiqaylik (Zaryad holati, batareyaning zaryadlanish darajasi).
Batareyaning zaryadlash darajasi foiz sifatida o'lchanadi va umumiy zaryadning qancha qismi batareyada saqlanib qolganligini ko'rsatadi. Bunday holda, biz batareyani qayta zaryadlash rejimini ko'rib chiqamiz. Xulosa qilish mumkinki, lityum xujayrasining kimyosiga qarab, batareya haddan tashqari zaryadlanganda boshqacha harakat qilishi va termal qochib ketishga turli xil sezgirlikka ega bo'lishi mumkin. Bu har xil turdagi Li-Ion hujayralarining har xil o'ziga xos sig'imi (A * h / gramm) bilan bog'liq. Hujayraning o'ziga xos sig'imi qanchalik katta bo'lsa, zaryadlash paytida issiqlik tezroq chiqariladi.
Bundan tashqari, 100% SOCda tashqi qisqa tutashuv ko'pincha hujayraning termal qochib ketishiga olib keladi. Boshqa tomondan, hujayra 80% SOCda bo'lsa, hujayraning maksimal termal qochib ketadigan harorati yuqoriga siljiydi. Hujayra favqulodda vaziyatlarga chidamli bo'ladi.
Nihoyat, 70% SOC uchun tashqi qisqa tutashuvlar umuman termal qochib ketishiga olib kelmasligi mumkin. Ya'ni, hujayraning yonish xavfi sezilarli darajada kamayadi va eng ehtimolli stsenariy faqat lityum batareyaning xavfsizlik klapanining ishlashidir.
Bundan tashqari, jadvaldan xulosa qilishimiz mumkinki, batareyaning LFP (binafsha egri) odatda haroratning keskin ko'tarilishiga ega, ya'ni "isitish" bosqichi "termal qochish" bosqichiga silliq o'tadi va barqarorlik barqarorligi. ortiqcha zaryadlash uchun bu tizim biroz yomonroq. LMO batareyalari, biz ko'rib turganimizdek, zaryad olayotganda yumshoqroq isitish xususiyatiga ega.
MUHIM: OSD tizimi ishga tushirilganda, hujayra chetlab o'tishga qayta o'rnatiladi. Shunday qilib, rafdagi kuchlanish pasayadi, lekin u ishda qoladi va rafning BMS tizimi orqali UPS monitoring tizimiga signal beradi. VRLA batareyalari bo'lgan klassik UPS tizimida qisqa tutashuv yoki simdagi bitta akkumulyatorning uzilishi UPSning umuman ishlamay qolishiga va IT uskunasining funksionalligini yo'qotishiga olib kelishi mumkin.
Yuqorida aytilganlarga asoslanib, UPSda lityum eritmalaridan foydalanishda quyidagi xavflar dolzarb bo'lib qolmoqda:
- Tashqi qisqa tutashuv natijasida hujayra yoki modulning termal qochib ketishi - bir necha darajadagi himoya.
- Ichki batareyaning noto'g'ri ishlashi natijasida hujayra yoki modulning termal qochib ketishi - hujayra yoki modul darajasida himoyaning bir necha darajalari.
- Haddan tashqari zaryad - BMS tomonidan himoya, shuningdek, raf, modul, hujayra uchun barcha himoya darajalari.
- Mexanik shikastlanish bizning holatimizga taalluqli emas, hodisa xavfi ahamiyatsiz.
- Rafning va barcha batareyalarning (modullar, hujayralar) haddan tashqari qizishi. 70-90 darajagacha tanqidiy emas. Agar UPS o'rnatish xonasidagi harorat ushbu qiymatlardan yuqori bo'lsa, bu binoda yong'in borligini anglatadi. Oddiy ma'lumotlar markazining ish sharoitida hodisa xavfi ahamiyatsiz.
- Yuqori xona haroratida batareyaning ishlash muddatini qisqartirish - batareyaning ishlash muddati sezilarli darajada kamaymasdan 40 darajagacha bo'lgan haroratda uzoq muddatli ishlashga ruxsat beriladi. Qo'rg'oshinli batareyalar haroratning har qanday oshishiga juda sezgir va haroratning oshishiga mutanosib ravishda qolgan umrini qisqartiradi.
Keling, ma'lumotlar markazimizda, server xonasidan foydalanishda litiy-ion batareyalar bilan bog'liq baxtsiz hodisalar xavfining oqim sxemasini ko'rib chiqaylik. Keling, diagrammani biroz soddalashtiraylik, chunki lityum UPS ideal sharoitlarda ishlaydi, agar gadjetingiz, telefoningizdagi batareyalarning ishlash sharoitlarini solishtirsak.
Xulosa: Ma'lumotlar markazi va server xonasi UPS uchun ixtisoslashtirilgan lityum batareyalar favqulodda vaziyatlardan himoya qilishning etarli darajasiga ega va keng qamrovli yechimda turli xil himoya darajalarining ko'pligi va ushbu echimlarni ishlatishda besh yildan ortiq tajriba bizga bu haqda gapirishga imkon beradi. yangi texnologiyalarning yuqori darajadagi xavfsizligi. Boshqa narsalar qatorida, bizning sektorimizdagi lityum batareyalarning ishlashi Li-Ion texnologiyalari uchun "issiqxona" sharoitlariga o'xshab ko'rinishini unutmasligimiz kerak: sizning smartfoningizdan farqli o'laroq, hech kim ma'lumot markaziga batareyani tashlab qo'ymaydi, qizib ketmaydi, zaryadsizlanadi. har kuni, bufer rejimida faol foydalaning.
Siz elektron pochta orqali so'rov yuborish orqali qo'shimcha ma'lumotlarni bilib olishingiz va server xonangiz yoki ma'lumotlar markazingiz uchun lityum-ion batareyalar yordamida muayyan yechimni muhokama qilishingiz mumkin. , yoki kompaniya veb-saytida so'rov yuborish orqali .
Ochiq TEXNOLOGIYALAR – maqsad va vazifalaringizga maxsus moslashtirilgan jahon yetakchilarining ishonchli kompleks yechimlari.
Muallif: Kulikov Oleg
Etakchi loyiha muhandisi
Integratsiya yechimlari bo'limi
Ochiq texnologiyalar kompaniyasi
So'rovda faqat ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchilar ishtirok etishlari mumkin. iltimos.
Li-Ion texnologiyalariga asoslangan sanoat yechimlarining xavfsizligi va qo'llanilishi haqida fikringiz qanday?
-
16,2%Xavfli, o'z-o'zidan yonadigan, men uni hech qanday holatda server xonamga qo'ymayman.11
-
10,3%Men bu bilan qiziqmayman, shuning uchun biz vaqti-vaqti bilan klassik batareyalarni almashtiramiz va hamma narsa yaxshi.7
-
16,2%Bu xavfsiz va istiqbolli bo'lishi mumkinmi, deb o'ylashimiz kerak.11
-
23,5%Qiziq, men imkoniyatlarni ko'rib chiqaman.16
-
13,2%Qiziq! Bir marta investitsiya qiling - va bitta qo'rg'oshin batareyasining ishdan chiqishi tufayli butun ma'lumotlar markazini bosib olishdan qo'rqmang.9
-
20,6%Qiziqarli! Afzalliklar zarar va xavflardan ancha ustundir.14
68 foydalanuvchi ovoz berdi. 25 nafar foydalanuvchi betaraf qolgan.
Manba: www.habr.com