當(dāng)下，全球科技領(lǐng)域最引人矚目的焦點當(dāng)屬人工智能，AI大模型作為技術(shù)革命的核心驅(qū)動力，正在深刻重塑個人生活、企業(yè)運營和社會發(fā)展的模式。
作為大模型應(yīng)用的核心載體，在AI的牽引下，數(shù)據(jù)中心同樣面臨著一場算力革命。據(jù)中國信通院測算，未來五年全球算力規(guī)模將以超過50%的速度增長，至2030年全球算力將超過16ZFlops，其中智能算力占比將超過90%。AI算力激增，AI集群化趨勢明顯，智算數(shù)據(jù)中心的安全和能效是行業(yè)必須面對的新挑戰(zhàn)。
大模型熱潮推動通用算力邁向智能算力，機房功率密度激增，對數(shù)據(jù)中心儲能部署提出了更高要求。鋰離子電池憑借其能量密度高、使用壽命長、放電倍率高等優(yōu)良特性，成為數(shù)據(jù)中心電源保障系統(tǒng)的重要組成部分。
同時，鋰離子電池因能量密度高，熱失控起火后滅火復(fù)雜給數(shù)據(jù)中心的安全運行帶來了挑戰(zhàn)。當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心鋰離子電池相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)配套相比儲能行業(yè)嚴重滯后，鋰電安全需要推動產(chǎn)業(yè)共識。
近日，中國消防協(xié)會聯(lián)合聯(lián)合應(yīng)急管理部上海消防研究所、應(yīng)急管理部天津消防研究所、中國消防救援學(xué)院等多家科研機構(gòu)、高等院校以及華為數(shù)字能源、寧德時代、阿里云等企業(yè)，發(fā)布《數(shù)據(jù)中心鋰離子電池消防安全白皮書》（以下簡稱：白皮書）。白皮書聚焦數(shù)據(jù)中心鋰離子電池消防安全，提出了全鏈條、系統(tǒng)性的消防安全解決方案，引發(fā)產(chǎn)業(yè)關(guān)注，為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立提供了專業(yè)參考。
強化電池本質(zhì)安全，從單體、模塊、系統(tǒng)三方面入手
《白皮書》指出，優(yōu)秀的數(shù)據(jù)中心鋰離子電池系統(tǒng)安全設(shè)計能夠極大提升其本質(zhì)安全，因此在設(shè)計過程中需要充分識別各種安全失效風(fēng)險，并考慮在電池單體、電池模塊和電池系統(tǒng)設(shè)計中，最大程度滿足鋰離子電池在數(shù)據(jù)中心場景應(yīng)用的安全性和可靠性。
首先，在電池單體安全方面，面對電池常見涉及安全的失效，如絕緣失效、異常鼓脹、開閥、熱失控等，電池單體安全設(shè)計需要從材料選型、容量選型、極片設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用限制等方面進行考慮。例如在材料選型上，磷酸鐵鋰相對于其他鋰離子電池正極材料，如鎳鈷錳三元鋰，具備更高安全性、更好的熱穩(wěn)定性和更長循環(huán)壽命等特點，是最適合數(shù)據(jù)中心場景的正極材料。此外，從電池單體設(shè)計到生產(chǎn)，亦要依靠電池單體高質(zhì)量的過程管控來實現(xiàn)，保障電池單體生產(chǎn)制造安全要求。
其次，在電池模塊安全方面，電池模塊產(chǎn)品安全設(shè)計應(yīng)綜合考慮制造、運輸、存儲、安裝、運行、維護、回收等全生命周期的失效場景，從機械、電氣、熱等方向進行設(shè)計，規(guī)避可燃物、助燃物和引火源燃燒三要素中的一種或多種，保障在正常使用或合理可預(yù)見濫用時的產(chǎn)品安全。例如，電池模塊產(chǎn)品設(shè)計在模塊內(nèi)部，應(yīng)在電池單體和電池單體之間、電池單體與端板/外殼等其他金屬件之間、電池單體與功率/監(jiān)控等單板之間設(shè)計足夠的安全距離，使用耐高溫、抗穿刺、隔熱、阻燃的絕緣材料或進行分倉設(shè)計，避免安全失效擴散。
再者，在電池單體和電池模塊安全設(shè)計之外，鋰離子電池系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)具備安全設(shè)計約束，例如應(yīng)內(nèi)置BMS進行安全監(jiān)測和管理，具備獨立接入網(wǎng)管系統(tǒng)和云管理系統(tǒng)的能力，具備快速切斷電池充放電回路的保護功能，電池系統(tǒng)內(nèi)保護裝置應(yīng)包含斷路器和熔斷器等，確保電池系統(tǒng)應(yīng)用安全。
規(guī)范部署安全，保障算力設(shè)施安全，優(yōu)先采用鋰離子電池拉遠部署
在智算中心，伴隨功率密度持續(xù)攀升，強電設(shè)備通常具備高電壓、大電流的特性，疊加鋰電安全失效的風(fēng)險，如何降低數(shù)據(jù)中心在發(fā)生火災(zāi)事故時的損失尤為關(guān)鍵，包括直接風(fēng)險造成鋰離子電池室內(nèi)設(shè)備的損壞、燒毀，以及間接（次生）風(fēng)險對相鄰房間、建筑造成的損失和影響。
《白皮書》指出，數(shù)據(jù)中心的鋰離子電池部署應(yīng)結(jié)合整體的經(jīng)濟性、安全性等綜合考慮，優(yōu)先采用拉遠撬裝部署，宜設(shè)計成獨立箱/柜形態(tài)；其次采用拉遠獨立構(gòu)筑物或建筑形式部署。在拉遠條件不具備時，可部署在主機房所在建筑靠外墻的獨立房間內(nèi)。
對于不具備拉遠部署的數(shù)據(jù)中心，可以將鋰離子電池部署在主機房建筑內(nèi)靠外墻的房間中，單個鋰離子電池室容量不宜大于600kWh。并做到與主業(yè)務(wù)隔離，且應(yīng)規(guī)范化部署，全面考慮防火間距、部署位置、部署高度、工具器材配備等，最大化降低業(yè)務(wù)波及風(fēng)險。
鋰離子電池火災(zāi)具有蔓延速度快、滅火復(fù)雜且易復(fù)燃等特點，撲滅鋰離子電池火災(zāi)，一方面要求快速撲滅電池明火，另一方面則需要滅火劑具有較強的降溫散熱能力，避免電池發(fā)生復(fù)燃現(xiàn)象。在此方面，干粉、二氧化碳和惰性氣體無法給熱失控的鋰離子電池有效降溫，存在復(fù)燃風(fēng)險。《白皮書》明確指出，部署在主機房所在建筑時，數(shù)據(jù)中心鋰離子電池室滅火系統(tǒng)應(yīng)選擇水消防（水噴淋、水噴霧、細水霧），能有效防止電池?zé)崧樱苊舛螐?fù)燃風(fēng)險。
安全不打折，全鏈?zhǔn)刈o鋰電消防安全
從電池單體、電池模塊和電池系統(tǒng)三方面進行數(shù)據(jù)中心鋰離子電池系統(tǒng)本質(zhì)安全設(shè)計，從鋰離子電池的平面布置、自動滅火系統(tǒng)等七個方面提升鋰離子電池安全應(yīng)用設(shè)計，它們是保證數(shù)據(jù)中心鋰離子電池消防安全的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
當(dāng)然，消防安全從來都是一項涉及多維度要素整合、多主體協(xié)同運作、全周期風(fēng)險管理的系統(tǒng)性工程，數(shù)據(jù)中心鋰離子電池消防安全亦不例外。對此，《白皮書》進而從鋰離子電池的運輸、存儲，到數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場工程設(shè)計、施工安裝、調(diào)試開通，再到鋰離子電池系統(tǒng)運行維護、應(yīng)急預(yù)案與演練和現(xiàn)場滅火救援等維度，系統(tǒng)闡述如何提升數(shù)據(jù)中心鋰離子電池消防安全，進行全鏈?zhǔn)刈o。
安全風(fēng)險的發(fā)生總是充滿不確定性。事實上，世界范圍內(nèi)因火災(zāi)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心安全事故時有發(fā)生，過去幾年不乏多起數(shù)據(jù)中心火災(zāi)造成巨量數(shù)據(jù)蒸發(fā)、巨大經(jīng)濟損失和深刻社會影響的事件。在不確定的風(fēng)險中增強安全確定性，從這一點看來，消防安全作為一項基礎(chǔ)性、預(yù)防性的投入，其并非“消耗性支出”，而是通過風(fēng)險對沖、品牌增值構(gòu)建的長期資產(chǎn)。
安全可靠是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一貫的要求，在AI推動算力大規(guī)模集中的背景下，數(shù)據(jù)中心成為高成本投入的重資產(chǎn)，對安全可靠的訴求更加強烈。參照白皮書的內(nèi)容，落實鋰離子電池產(chǎn)品、部署及消防設(shè)計的相關(guān)要求，安全不打折，全鏈?zhǔn)刈o鋰電消防安全，必要且重要。
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