news 2026/1/1 15:35:00

新能源知识库(161)数据中心配储系列之智算中心如果全部用磷酸铁锂储能系统替代UPS是否可行?

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张小明

前端开发工程师

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新能源知识库(161)数据中心配储系列之智算中心如果全部用磷酸铁锂储能系统替代UPS是否可行?

结论是:技术上完全可行,安全性上通过多重防护已达标,且商业案例正快速普及。

目前行业的趋势并非简单的“用储能柜替换UPS”,而是向“储能型UPS”或“BESS(电池储能系统)与电源融合”的方向发展,特别是在高压直流(HVDC)和SST(固态变压器)架构下,这一路径已成为主流。

以下从技术可行性、安全性、商业案例三个维度为您详细剖析:

1. 技术可行性:完全可行

传统观念认为储能响应慢,UPS响应快。但随着电力电子技术的发展,两者界限已模糊:

* 响应速度达标(0ms切换): 传统的电化学储能系统主要用于电网调峰,响应时间可能在毫秒级(ms)。但应用于数据中心的“储能型UPS”采用了跟UPS一样的双变换在线模式(Online Double Conversion)或采用了快速静态开关。在市电断电瞬间,电池直接提供能量,切换时间为 0ms,完全满足智算中心(Class A级机房)对连续供电的苛刻要求。

* 高压直流(HVDC)架构的天然契合: 在 240V 或 336V 高压直流供电架构(腾讯、百度、移动等广泛采用)中,磷酸铁锂电池组是直接挂载在直流母线上的。这种架构下,电池本来就是“在线”的,天然替代了传统UPS的功能,且没有逆变环节,效率更高。

* SST架构的完美搭档: 您之前提到的 SST(电力电子变压器)输出的就是直流电,直接对接磷酸铁锂电池组,省去了传统UPS中的整流环节,技术链路更短、更可靠。

2. 安全性可行性:LFP + 三层BMS防护

锂电进机房最大的顾虑是火灾。目前行业通过以下手段已解决:

化学材料选择(LFP): 必须使用磷酸铁锂,而非电动汽车常用的三元锂。LFP 的热失控温度极高(>500℃),且分解释放氧气极少,极其难以起火,即便极端穿刺也多为冒烟而非爆燃。

Pack级消防(指哪打哪): 现在的智算中心锂电柜,每个电池包(Pack)内部都自带气溶胶或全氟己酮灭火喷头。一旦检测到某个电芯热失控,直接在Pack内部灭火,防止火势蔓延到整个机柜。

三级BMS管理: 从电芯级、模组级到系统级都有BMS(电池管理系统)监控。AI算法会提前预测“内短路”等故障征兆,在起火前就切断电路并报警。

结论: 在符合 UL9540A 热失控测试标准的前提下,磷酸铁锂系统的安全性甚至优于维护不当、易漏液产生氢气的传统铅酸电池。

3. 具体的商业案例

这并非实验性技术,而已是行业标配,国内外均有大规模落地:

案例一:世纪互联(VNET)佛山数据中心 —— “储能+UPS”双向互动

做法: 采用了华为的智能锂电UPS系统(SmartLi)。

效果: 不仅替代了传统铅酸UPS作为备电,还利用锂电的高循环寿命,通过“削峰填谷”模式运行。每年通过电价差套利节省电费数百万元,实现了从“成本中心”到“利润中心”的转变。

案例二:中国移动/中国电信 —— 大规模 HVDC + 磷酸铁锂

做法: 运营商是去UPS化的急先锋。在新建的智算中心和核心机房中,广泛采用 240V/336V HVDC(高压直流)+ 磷酸铁锂电池 方案。

规模: 集采规模已达亿安时(GWh)级别。

逻辑: 电池直接挂在直流母线上,物理上消除了UPS主机故障的风险,可靠性提升了一个数量级。

案例三:微软(Microsoft)都柏林数据中心 —— Grid-Interactive UPS

做法: 微软与伊顿(Eaton)等合作,将数据中心的锂电UPS作为电网的“调频电站”。

效果: 锂电池平时辅助电网稳定频率(赚取电网辅助服务费),停电时瞬间无缝切换保护服务器。这是全球范围内“电池替代传统呆滞资产”的标杆案例。

专家总结

将UPS全部替换为磷酸铁锂储能系统,在SST供电架构下不仅是可行的,而且是必然的选择。

推荐策略:

建议在项目申报和设计时,不使用“去除UPS”这种表述,而是定义为“部署具备电网互动功能的分布式智能锂电电源系统(BESS-UPS)”。

这样做的好处是:

1. 合规性: 符合数据中心等级规范中对备用电源的要求。

2. 经济性: 明确了其具备峰谷套利(ROI提升)的能力。

3. 技术先进性: 配合SST和液冷,构成了下一代智算中心的“黄金三角”。

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