数据中心蓄电池监测产品实用性评估

一、数据中心目前主要采用阀控式密封铅酸蓄电池

数据中心对供电可靠性要求非常高，配备了大量的应急后备电源系统如UPS电源、EPS电源、高压直流电源、电力直流操作电源和-48V通信电源。目前绝大多数后备电源系统都采用阀控式密封铅酸蓄电池作为应急储能设备。锂电池在后备电源系统中应用还处于尝试阶段，还有很多技术问题需要解决，尤其是BMS技术方面还需要很大的提高和完善。

二、数据中心蓄电池在线监测的必要性

蓄电池组作为数据中心供电安全的最后一道防线，确保其安全可靠运行意义重大，阀控式密封铅酸蓄电池是电能和化学能的转化装置，危险化学品，对使用环境的温度、充放电电压、电流、时间、频率、电池组的一致性及安装和存放等都有严格的要求，实际使用中很容易发生电池故障。包括：硫化、干涸、爬酸、漏液、鼓胀变形、内部短路、开路、连接松动、热失控等。最终导致电池容量下降，寿命缩短。严重时还可能引起火灾和爆炸。

后备电源中蓄电池一般都是串联结构成组使用，并采用长期在线浮充方式运行，其中任何一节电池发生故障轻则会逐步拖垮整组电池，严重时会使电池组提前退出运行而导致失电事故，甚至还可能导致火灾和爆炸事故。为了确保关键设备的供电安全，必须针对后备电源中的蓄电池组进行严格的日常检测和维护。由于蓄电池是非智能哑设备，必须加装蓄电池在线监测系统才能进行远程统一监控和智能维护管理。

三、数据中心蓄电池管理维护现状

早期建设的数据中心蓄电池组没有配置蓄电池在线监测系统，需要大量的人工巡检和维护，由于人工巡检的及时性和准确性无法保证，存在严重的安全隐患。随着《GB50174-2008电子信息机房设计规范》推行和蓄电池监测行业的快速发展，近期新建的数据中心基本都配置了蓄电池在线监测系统。由于蓄电池监测系统相对电源系统占比非常小，甲方没有引起足够的重视，对电池监测产品只做了很简单的功能要求，并且在数据中心建设中蓄电池监测产品往往都是由电源供应商或动力环境供应商提供。使得数据中心蓄电池监测产品正在向低性价比方向发展。很多电池组虽然安装了电池监测系统但监测的指标不全面，检测精度不符合要求，监测数据实时性差，设备的安全性和稳定性差、误告警多，无法及时准确发现故障电池，安全隐患风险高，也给蓄电池维护和管理工作造成很大的误导麻烦。由于电池故障而引发的供电安全事故在逐年增多。

因此数据中心应该对蓄电池监测产品提出更高的技术要求和严格的验收标准，积极推动蓄电池在线监测产品向更准确、更智能、更实用的方向发展。

四、数据中心蓄电池监测产品实用性评估

数据中心蓄电池监测主要是为了实现后备电源蓄电池组的统一智能管理，及时发现电池故障，掌控安全风险，简化日常检测和维护，减少电池故障，延长电池寿命。是保障数据中心供电安全的重要手段，也是机房维护的主要工具。对其实用性非常高。应该从以下几个方面对其实用性进行科学评估。

1.全面性：监测指标至少应该包括电池组充放电状态、总电压、充放电电流、环境温度、各单体电池电压、内阻、极柱温度、极柱漏液、剩余容量（SOC）、放电可持续时间（SOH）、电池均衡度（电压、内阻、温度）。

2.准确性：数据中心蓄电池组长期处于浮充状态，主要依靠监测电池内阻来判断故障电池，电池内阻属于微小参数，需要高精密测量技术才能准确测量，普通测量方法是无法测试电池内阻的。精密测量对普通用户难以理解，但可以对监测结果进行科学验证，一般采用标准表如FLUKE或HIOKI内阻仪进行结果验证；精确的还可以采用标准电阻（可以采用小于1mΩ的分流器）进行测试验证。电池内阻测试不准，电池监测如同虚设。

3.及时性：电池组单体节数较多，需要采用高速集中采集技术，确保监测数据的实时刷新（一般不允许超过7S），否则会产生延迟告警现象，尤其是在充放电时由于数据采集不同步，无法进行有效的数据分析。数据中心UPS备用时长只有十几分钟至半小时，在电池节数较多时很多电池监测实际数据刷新时间都超过十分钟甚至半小时，几乎起不到任何作用。

4. 稳定性：电池监测都会受到后备电源的纹波干扰，需要很强的抗干扰能力，否则会影响监测数据的准确性和监测设备运行的稳定性，产生误告警。

5.安全性：电池监测设备本身需要做过压、过流、过温、反接、短路等保护，否则容易引起火灾事故。

6.方便性：蓄电池监测设备需要加装在蓄电池上，所以接线要简单，方便安装和后期维护，单体监测模块应该能自动编号。

7.先进性：增加电池漏液监测，预防电池漏液引起火灾；实现在线自动均衡维护，在浮充状态下对电池组进行在线自动均衡维护，对欠充电池自动进行限压小电流补偿充电，使每节电池始终处于最佳活性状态，保持电池组电压均衡，防止电池长期欠充硫化或长期过充失水。从而减少电池故障，延长电池寿命。

8.外接供电：电池监测设备应该采用外接不间断电源独立供电方式，采用被测电池供电会导致电池一致性变差，使电池加速劣化。同时存在长期小电流将电池放报废的风险（电池组长时间不充电时）。

9.现场监控：目前大多数数据中心蓄电池监测现场只配置传感器和采集器，监测数据接入动环系统进行简单展示和告警，往往缺乏专业的蓄电池数据的分析功能，应该配置大屏幕现场监控主机，方便设备安装和后期电池维护人员进行现场查询、设置、测试、调试。现场监控主机还应该具备数据传输、存储和分析功能，现场声光告警功能。

五、蓄电池监测是技术性非常高的产品，需要专业厂商提供。