根据GB50174-2017《数据中心设计规范》要求，有柴油发电机作为后备电源时，A、B级数据中心电池最短备用时间分别为15min、7min，而普通铅酸阀控蓄电池不适合大电流短时间放电，存在效率低、重量大、造价高等问题。高倍率铅酸蓄电池的大电流短时间放电效率有所提高，一定程度上弱化了普通铅酸阀控蓄电池大电流放电的弊端。本文根据行业标准和常用电池工艺水平对蓄电池安装工程设计容量计算结果和场景应用进行分析。

 

2高倍率铅酸蓄电池制作工艺

 

高倍率铅酸蓄电池为解决铅酸电池大电流放电的问题，从电解质的传输、电池导流件的耐热和电压降的损失等几个方面进行改进。其中在电解质的传输上采取了减薄极板厚度、提高电解液浓度、提高铅膏酸含量、降低铅膏视密度等制作工艺。

 

综上，高倍率铅酸蓄电池在制作工艺的改进中，在主要原料应用上没有调整。因此，电池成品的整体造价不会有很大变化。

 

3工程设计中UPS蓄电池容量计算

 

multipower高倍率铅酸电池适合大电流短时间放电，契合数据中心的UPS后备电池要求。下面以400kVAUPS、480V电池、电池后备时间15min为例计算高倍率铅酸蓄电池和普通铅酸蓄电池的容量。

 

GB51194-2016《通信电源设备安装工程设计规范》给出铅酸蓄电池放电电流计算公式如下：

 

 

式中，I为蓄电池的计算放电电流（A），S为UPS设备的额定容量（kVA），cos为UPS设备输出功率因数，μ为逆变器效率；U为蓄电池放电时逆变器的输入电压（V）。

 

折算放电功率的计算公式如下：

 

 

cos按0.9考虑，逆变器效率μ按照0.95考虑。经计算得出蓄电池组放电功率为378.95kW，单只2V电池放电功率为1579W。

 

3.1普通铅酸阀控蓄电池

 

对照表1某电池厂家提供的普通铅酸阀控蓄电池组恒功率放电表，按最低放电电压1.67V查询，需配置普通铅酸阀控蓄电池电池600AH（200AH×3）。

 

 

表1　某电池厂普通铅酸电池200AH（C10）恒功率放电表 （单位：W/单体（25℃））

3.2高倍率铅酸蓄电池

 

对照表2某电池厂家提供的高倍率铅酸阀控蓄电池组恒功率放电表，按最低放电电压1.67V查询，需配置高倍率铅酸蓄电池电池 400AH（200AH×2）。

 

 

表2　某电池厂高倍率铅酸电池200AH（C10）恒功率放电 表（单位：W/单体（25℃））

4高倍率铅酸蓄电池在数据中心的应用分析

 

在数据中心建设中采用高倍率铅酸蓄电池可以从经济性、电池寿命、场地适应性等多方面进行分析。

 

4.1经济性

 

经调查，高倍率铅酸蓄电池的单价约为普通铅酸蓄电池的1.15~1.25倍。根据节2电池容量核算，高倍率铅酸蓄电池15min的放电效率约为普通铅酸蓄电池的1.36倍。

 

按上述内容核算，在保障一套UPS系统15min供电时，高倍率铅酸蓄电池与普通铅酸电池的设备采购价如表3所示。

 

 

表3　高倍率铅酸蓄电池与普通铅酸电池设备采购价对比表

高倍率铅酸蓄电池在15min放电场景的应用中，其工程采购价格略低于普通铅酸蓄电池。

 

4.2蓄电池寿命

 

根据YD/T3427-2018《通信用高倍率阀控式密封铅酸蓄电池》，高倍率铅酸蓄电池寿命要求如表4所示。

 

 

表4　高倍率铅酸蓄电池的寿命

注：高温加速浮充寿命中，每次折合寿命1年。

 

根据YD/T799-2010《通信用阀控式密封铅酸蓄电池》，普通铅酸蓄电池寿命要求如表5所示。

 

 

表5　通信用阀控式密封铅酸蓄电池的寿命

注：过充电寿命试验中，每30d折合寿命1年；高温加速浮充寿命中，每次折合寿命1年。

 

经对比，高倍率铅酸蓄电池的使用寿命与普通铅酸蓄电池相同，但其循环寿命低于普通铅酸蓄电池。由于数据中心具备基础电源保障，电池深度充放电机会较少，因此循环寿命在实际应用中对电池使用影响很小。

 

4.3场地适用性

 

高倍率铅酸蓄电池与普通铅酸蓄电池单位容量（C10）的重量基本一致。因此，在15min后备时间的情况下，高倍率铅酸蓄电池重量相对普通铅酸蓄电池降低约26%。在数据中心工程的电池应用中，高倍率铅酸电池安装可降低机房活荷载的指标要求，对场地的适应能力更强。

 

5结语

 

高倍率铅酸蓄电池作为新型通信电源设备，其放电特性更加适合短时间、大电流的放电场景。在现行数据中心要求15min以内放电的环境内，其经济性、适用性方面均优于普通铅酸蓄电池。