Aug 07, 2026
当运营商需要比发电机组更快的响应速度、更低的待机运行排放,或两者兼具时,电池储能会被纳入数据中心设计。在大多数当前设计中,它与柴油发电机并行工作,而非替代,因为持续的停电保障仍依赖于燃料或足够满足所需持续时间的能量容量。
本文阐述了关键负载所需的能力、在数据中心规模下记录的MPMC HBD-A配置,以及在选择系统前需解决的设计问题。
MPMC HBD-A系列集装箱式电池储能系统。
数据中心电力链传统上由两种资产分担责任。UPS覆盖主电源故障与发电机可用之间的几秒钟。发电机组负责停电期间的供电。
三种压力正在改变这一安排。
第一是排放核算。备用发电机的测试和运行小时数越来越多地被报告,柴油运行时间在报告中是一条明显的线索。
第二是电网互动。需求费用、容量支付和电网支持计划使得能够按需放电的资产具有商业相关性,而不仅仅是防御性。
第三是可再生能源整合。现场或合同太阳能发电在与设施需求不匹配的时间产生过剩,储能是调和两者的机制。
这些都没有消除对可靠性的要求。它们改变了可靠性链被要求包含的内容。
四个特征将适合关键负载支持的电池系统与通用储能产品区分开来。
响应速度。关键负载无法容忍间隙。电池系统以毫秒级响应,这就是它们能弥补发电机启动序列无法覆盖的干扰的原因。
形成电网和黑启动。仅跟随现有电网参考的系统无法重新建立电网。形成电网能力允许电池自行设定电压和频率,黑启动则允许现场在停电后无需等待公用事业公司即可恢复自身网络。
功率与能量的正确比例。额定功率决定可支持多少负载。容量决定支持多久。高功率但能量有限的系统无法覆盖长时间事件,高能量但功率有限的系统无法支持全部负载。
化学性质与热控。对于靠近关键基础设施的安装,电池化学、热管理和防火保护是设计约束,而非偏好。
MPMC HBD-A系列,HBD-1000-2000
MPMC的HBD-A系列是为商业、工业及更大规模应用记录的固定式、并网产品线。
| 型号 | 额定交流功率 | 电池容量 | 90%放电深度循环寿命 | 冷却方式 |
|---|---|---|---|---|
|
HBD-125-260 |
125 kW |
261 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-210-410 |
210 kW |
418 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-250-1000 |
250 kW |
1,045 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-500-1000 |
500 kW |
1,045 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-1000-2000 |
1,125 kW |
2,170 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-DC 410 |
直流耦合,0.5P |
418 kWh |
8,000 次循环 |
液体 |
|
HBD-DC 5000 |
直流耦合,0.5P |
5,015 千瓦时 |
8,000 次循环 |
液体 |
该系列的共同特征包括LFP 314 Ah电池,所有型号均采用液冷,IP54系统防护和IP67电池组防护,工作温度范围为−20°C至+55°C,超过45°C时需降额使用,符合CE标准的气溶胶灭火系统,以及最高海拔3000米,超过2000米时需降额使用。
HBD-250-1000 和 HBD-500-1000 直接展示了功率与能量的关系。两者均列出 1,045 千瓦时的容量,但一个额定功率为 250 千瓦,另一个为 500 千瓦。选择取决于现场是需要较低功率下的更长持续时间,还是较高功率下的较短持续时间。
MPMC 列出了 HBD-A 和微电网系统的以下模式。每种模式在关键负载环境中发挥不同作用。
| 模式 | 功能 | 与数据中心的相关性 |
|---|---|---|
|
PQ |
在并网时控制有功和无功功率 |
削峰填谷、需求管理、计划调度 |
|
VF |
独立控制电压和频率 |
当公用电网不可用时的离网运行 |
|
VSG |
模拟同步机惯性 |
对弱网或逆变器密集型网络的稳定性支持 |
|
黑启动 |
停电后独立恢复供电 |
无需等待公用事业恢复即可进行现场恢复 |
|
形成电网 |
建立一个原本不存在的稳定网络 |
设施或其定义部分的孤岛运行 |
|
削峰填谷与负载平衡 |
基于EMS驱动的需求侧调度 |
在不启动发电机组的情况下减少计费峰值需求 |
某个站点是否需要所有这些功能取决于其电网连接和韧性目标。具有强大公用事业连接和传统UPS的设施可能只需要削峰和可再生能源缓冲。位于弱电网区域的设施可能需要全部功能。
有三种不同的机制,应分别评估,因为它们适用于不同的站点。
减少发电机运行时间。当前发电机组为短暂故障或短时峰值启动时,电池可以替代覆盖这些事件。节省量与这些事件发生的频率成正比。
提高可再生能源自用率。太阳能输出与设施需求很少同步。将中午多余电量储存以供晚上使用,提高了现场发电的实际消耗比例,而非外送或削减。
无燃烧的峰值管理。当前设施通过运行发电机组来削减计费需求峰值时,电池可以实现同样功能且无本地排放。
第三种机制通常最易量化,因为关税结构提供了计算依据。第一种机制依赖于因地点差异较大的停电统计数据。任何排放声明应基于站点自身数据,而非通用的减排百分比。
混合数据中心电力配置通常按以下方式分配角色。
| 资产 | 主要角色 | 次要角色 |
|---|---|---|
|
公用事业供应 |
正常运行 |
非高峰时段电池充电 |
|
不间断电源(UPS) |
IT负载的即时穿越 |
不适用 |
|
HBD-A电池系统 |
快速响应,削峰填谷,可再生能源缓冲 |
发电机启动序列期间的桥接电源 |
|
集装箱式柴油发电机组 |
持续停电保障 |
延长孤岛运行期间的电池充电 |
|
安装时的太阳能光伏 |
白天发电抵消 |
电池充电来源 |
|
能源管理系统(EMS)和监控控制与数据采集系统(SCADA) |
调度、监控、报告 |
报警管理和数据保留 |
MPMC发布的控制平台包括自主研发的EMS和SCADA,具备实时远程监控、报警和故障管理、自动报告、10年数据保留、SL3级网络安全框架以及Starlink卫星通信作为备份链路。
对于该架构的发电侧,MPMC的文档化数据中心配置列出了每台1,000至3,000 kVA的1至4台集装箱式柴油发电机组,动力由CUMMINS、PERKINS或MTU提供,配备DSE 4520 MKII用于自动主电故障切换或DEIF AGC 150用于并联同步,标准配置为C4防腐蚀,C5为可选,内置燃油箱选项支持6、8、12或24小时的自主运行。
MPMC发布的与本讨论相关的项目参考包括以下内容。
| 项目 | 规模 | 记录的配置和功能 |
|---|---|---|
|
绿色电厂,匈牙利 |
8 MWh |
HBD-500-1000 × 2 和 HBD-1000-2000 × 3;频率调节,削峰填谷,负载平衡 |
|
并网FM储能电站,荷兰 |
8 MWh |
HBD-A系列,2 MWh × 4台 |
|
交付欧洲的BESS系统 |
8 MWh |
HBD-1000-2000A,双PCS并联架构,5台每台2,097 kWh,20HQ集装箱,C4涂层,IP55,气凝胶绝缘 |
|
削峰填谷储能,荷兰 |
3.2 MWh |
HBD-A和HBD-R系列,125 kW / 260 kWh和100 kW / 200 kWh |
|
数据中心,阿联酋 |
3 MW |
MTU 20V4000 G63LF发动机,LEROY SOMER LSA 53.2 XL13发电机,50 Hz,6 kV |
上述欧洲项目是电网服务和工业部署,而非数据中心安装。它们表明了MPMC所提供的规模和配置,应作为能力证明而非数据中心参考阅读。
• 关键负载是多少kW,其中电池必须支持的比例是多少?
• 在发电机组接管或公用事业恢复之前,该支持必须持续多长时间?
• 是否需要形成电网或黑启动,还是系统将始终在有电网参考的情况下运行?
• 公用事业、电池和发电机组之间的切换安排是什么,是否需要无缝切换?MPMC将HBD-R系列的无缝并网和离网切换列为标准,HBD-A默认采用间隙切换,可根据需求配置。
• 安装点的环境条件如何,适用哪些降额?
• 对于此规模的电池安装,当地的消防、电气和许可要求是什么?
• 系统将如何与现有的楼宇管理和监控平台集成?
• 预期的年循环次数是多少,这与90%放电深度下8000次循环的额定值相比如何?
• 适用什么保修?MPMC发布的HBD-A条款为系统总输出5年或2.2 MWh/kWh,电池性能为10年或4.3 MWh/kWh,寿命终止时保持至少70%的容量。电池性能保修的有效性取决于电池箱温度维持在0°C至25°C之间,湿度不超过80%。
一般来说,当前的能量密度和成本下不能完全替代。它可以减少发电机运行时间并覆盖短时事件。完全替代需要安装足够应对最长可信停电的能量容量,这在数据中心规模上很少经济可行。
电池响应以毫秒计。发电机组必须启动、达到转速并接受负载,这一过程以秒计。这就是为什么两者通常一起指定,而不是作为替代方案。
MPMC在所有BESS系列中列出了LiFePO₄(LFP)电池。HBD-A系列配备314 Ah电池。8 MWh欧洲项目采用CATL 1P52S电池包。
MPMC列出了VF模式、黑启动和形成电网等支持模式,这些是离网运行所需的功能。具体型号和项目应确认适用配置。
关税结构、电网事件的频率和持续时间、排放目标以及资产利用率。这些都是现场特定的,因此评估应基于设施自身的负载和停电数据。
2016年10月26日
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