關于數據通信領域傳統的備用電源體系的技術探討

伴隨我國通信業迅猛發展，現代信息技術和業務與世界快速接軌，數據中心業務全面商用和寬帶中國的戰略日益推進，各大數據中心業務應用快速增加，同時也帶來了總電能消耗的成倍地增長。在信息交換、傳遞的通信網絡鏈中，所有數據中心機房的用電量，占居了總體用電量90%以上，除去各類網絡及服務器設備的用電，空調用電量就占去總能耗的40%，部分機房甚至達到了60%。

節約電能，已成為大家降低成本、提高服務能力的重要戰略之一。在空調運行耗費巨大電能的過程中，50%以上作用是為鉛酸蓄電池服務的。因此，全國各地數據中心，機房鉛酸蓄電池大批量使用和空調長時間運行產生的耗能問題，至今未有重大突破。

多少年以來，幾乎所有的機房都是采用以鉛酸蓄電池組作為外部供電中斷后的后備電源，來保障數據通信的連續運營，重要的核心機房還必須再用大容量的柴油發電機作二次發電保障。

過去已經耗去、將來還要耗費多少電能，難以估量。由于鉛酸蓄電池對于溫度變化極為敏感，要求機房最佳工作溫度在15～25℃，溫度越高，蓄電池使用壽命就越低，溫度升高10℃，蓄電池壽命將縮短50%，即使在空調環境下的封閉機房室內，蓄電池壽命也只能維持3～5年。而機房內其他設備對溫度的要求相對寬松，可在-40℃～50℃溫度環境中正常運行。

蓄電池在作為后備電源的生命周期內，只有約5%時間是真正有效的應急供電，其余約95%時間則處于無效的備電狀態，但卻依然需要大量空調來維系其休眠的低溫環境。閑置與耗電，再加效率低于30%柴油發電機（即產生噪音還排除廢氣），足顯這種組合的應急/后備供電模式效率低下。

更令人擔憂的是，各個數據中心每年還將淘汰、報廢、更換數萬組性能不足以應急備電時長的蓄電池，占用巨額投資、耗費運行維護成本的同時，堆積如山的報廢鉛酸蓄電池還將帶來了重金屬對空氣、土壤、水源難以修復和嚴重的環境污染！這種污染延續在鉛酸蓄電池生產、使用、報廢的全過程。

新一代清潔能源的氫燃料電池在數據中心的應用，將能夠取代各種笨重的鉛酸（或其他重金屬）蓄電池和排污放噪的柴油發電機，做到降低空調能耗、減少運行空調數量或縮短空調開啟時長，保障各類通信設備安全可靠運行，延長應急/后備供電時間，且做到無污染排放。

我國北方地區如平均氣候溫度低于30℃，在解決好通風換熱問題前提下，甚至可省去空調。而南方地區，由于氣候溫濕還需要部分空調作為高溫季節通信設備的降溫保障，春、秋、冬季則可酌情調控空調開啟。因此，裝備燃料電池作為應急/后備供電模式，無疑將引發整個信息化領域供電體系的真正變革，并改寫數據中心全封閉和機房樓層承重荷載的設計規范，將節省大量建設資金，因而帶來巨大的企業經濟效益，實現真正意義上的節省電能、提高效率、減少排放！

氫燃料電池工作原理是：純氫氣（H2）和純氧氣（O2）進行電化學反應，產生電能，并合成為純凈水（H2O），是電解水產生氫氣和氧氣的逆過程。而甲醇燃料電池（氫燃料電池品種之一）采用現場制氫氣方式，解決了純氫氣用鋼瓶存儲、運輸、以及更換氫氣瓶操作的安全隱患。甲醇燃料電池即沒有“燃燒”，故無二次污染產生，且能量轉換效率高達60～70%，也沒有機械運動和摩擦損耗，其運行壽命長、且受環境溫度影響小。甲醇，現已被國際公認為未來超越石油、天然氣時代的清潔、可再生的新能源。

另外，由于甲醇燃料電池使用的是稀釋的甲醇水（濃度62%左右）不易揮發、燃點高，因而無運輸、存儲安全問題，可在線不停機進行人工補充燃料，可準確量化備電時長，可遠程監控，無需人工值守，安全高效可靠，運行維護成本低。該應用，顛覆了傳統、落后、有污染的通信機房應急/后備供電體系，構建綠色的、新能源、新技術、節能減排、高效智能的現代化通信基站。

通過對國外先進燃料電池的考證，確定其達到并超過了鉛酸電池和便攜柴油發電機基本功能和作用。燃料電池供電期間，數據中心內所有設備系統和承載業務均能正常運行，沒有絲毫影響，發電時間可按需添加燃料不間斷延長，且安全、可靠、高效。

經歷一年四季炎熱高溫和冰凌低溫環境下的運行測試、頻繁斷復電動作，以及專項長時間不間斷連續發電（1000小時）的高負荷運行，多應用場景和不同負載條件的模擬實驗，均獲得了超過預期的效果。

目前，燃料電池技術已在歐美發達國家成熟應用，引起各級政府高度重視和支持，出臺相關扶持優惠政策和財政補貼，推動燃料電池電動汽車的推廣普及。

在我國，燃料電池的研發、制造尚處初級階段，與世界領先技術還有較大的差距，但無論在通信行業還是社會各界卻有著巨大的應用市場，國家財政部也發布了補貼燃料電池電動汽車政策。

通信領域是集中使用落后的且造成污染的鉛酸蓄電池量最大的行業，率先引入國外先進的燃料電池技術并多場景應用，能夠快速實現節能減排產生經濟效益，要比交通行業應用來的更便捷、更直接、更安全。盡快推廣至全社會普及應用，必將引發一個碩大無比的市場需求和遠久的產業鏈，創造不可估量的經濟效益和社會效益。