鐵電池UPS——UPS行業(yè)的鋼鐵動(dòng)力

    摘要：金融、通信、交通行業(yè)行業(yè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了UPS行業(yè)一直持續(xù)穩(wěn)步的增長(zhǎng)，UPS技術(shù)也不斷的發(fā)生著變革，單機(jī)冗余并機(jī)、雙總線冗余并機(jī)、三總線冗余并機(jī)、單機(jī)模塊化UPS、發(fā)展智能的監(jiān)控與管理、直流UPS等，UPS的新技術(shù)層出不窮，但在電池方面UPS還未突破鉛酸電池的束縛。據(jù)行業(yè)專家透露，2010年國(guó)際金融展上曾有一款名為IRON 6K的UPS，因其搭載的電池不是傳統(tǒng)鉛酸電池，而是一種名為鐵電池的新型動(dòng)力電池，專家組最后一致認(rèn)定該款產(chǎn)品為“最具潛力獎(jiǎng)”。 

    1          傳統(tǒng)UPS鉛酸電池存在的問題

    蓄電池是1859年由法國(guó)人普蘭特(Plante)發(fā)明的，至今已有一百多年的歷史。鉛酸蓄電池自發(fā)明后，在化學(xué)電源中一直占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這是因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉、原材料易于獲得。但是到了21世紀(jì)，鉛酸電池行業(yè)的技術(shù)門檻越來越低，市場(chǎng)上品牌泛濫，技術(shù)停滯不前，長(zhǎng)此以往勢(shì)必會(huì)影響電源產(chǎn)業(yè)以及新能源行業(yè)的發(fā)展。

    與次形成鮮明對(duì)比的是，隨著金融和電信兩大重點(diǎn)行業(yè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了UPS行業(yè)一直持續(xù)穩(wěn)步的增長(zhǎng)，UPS技術(shù)也不斷的發(fā)生著變革，單機(jī)冗余并機(jī)、雙總線冗余并機(jī)、三總線冗余并機(jī)、單機(jī)模塊化UPS、發(fā)展智能的監(jiān)控與管理、直流UPS等，UPS的新技術(shù)層出不窮，但在電池方面UPS還未突破鉛酸電池的束縛。

    鉛酸電池在UPS應(yīng)用中主要存在以下問題：

    1.1         壽命問題：

    1.1.1  鉛酸電池對(duì)環(huán)境溫度要求較高，工作環(huán)境一般要求在20℃-25℃之間，低于15℃時(shí)，其放電容量下降，溫度每降低1℃，其容量下降1%，而溫度過高（大于30℃）其壽命就會(huì)成倍縮短；

    1.1.2  要防止鉛酸電池深度放電，深度放電會(huì)造成鉛酸電池內(nèi)阻增大或充電電壓過低，從而導(dǎo)致降低甚至失去充電能力，對(duì)于鉛酸電池來講放電程度越深，循環(huán)壽命越短；

    1.1.3  要避免大電流充放電，對(duì)于鉛酸電池來說標(biāo)準(zhǔn)充電電流為0.2C，如果過大則會(huì)造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，內(nèi)阻增大，容量下降，壽命縮短；

    1.1.4  對(duì)于不經(jīng)常停電的地區(qū)，建議用戶每隔三個(gè)月對(duì)UPS進(jìn)行一次人為的斷電，讓UPS電源在逆變狀態(tài)下工作一段時(shí)間，防止電解液沉淀，以便讓蓄電池維持良好的充放電特性，延長(zhǎng)使用壽命；

    1.2         安全問題

    近年來，由蓄電池漏液、高溫性能差、維護(hù)不到位、負(fù)極析出氫氣等原因引起的火災(zāi)層出不窮，機(jī)房著火、系統(tǒng)崩潰、業(yè)務(wù)中斷、數(shù)據(jù)丟失…… 帶來的損失難以估量，也給鉛酸蓄電池的UPS系統(tǒng)行業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)！

    案例一：

    2005年5月，某省網(wǎng)通分公司一接入網(wǎng)機(jī)房發(fā)生火災(zāi)事故，燒毀蓄電池組及其附近的電纜、入戶木門、空調(diào)等物品，造成該接入網(wǎng)實(shí)裝機(jī)465戶及數(shù)據(jù)20線的通信全部中斷(用戶主要為企業(yè)用戶)。故障歷時(shí)17小時(shí)35分。

    原因：機(jī)房中的蓄電池組正常維護(hù)巡檢不到位，未能嚴(yán)格按規(guī)程要求落實(shí)檢查、檢測(cè)，致使不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除蓄電池故障和安全隱患電池故障引起高溫，長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)高溫引燃蓄電池ABS塑料外殼，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。

圖一 鉛酸電池引起的機(jī)房火災(zāi)事故

    案例二：

    2010年6月24日凌晨、天津某公司新大路與中山路交口附近一家公司機(jī)房著火，整個(gè)機(jī)房?jī)?nèi)幾乎全被火苗和濃煙覆蓋、設(shè)備被燒毀。

    事故原因：消防人員分析事故原因是蓄電池因漏液短路引起自燃。

    1.3         空間問題

    鉛酸電池受自身固有特性限制，備電配置原則通常為DOD30-50%，導(dǎo)致在典型的室內(nèi)IDC機(jī)房中需要的鉛酸電池容量巨大，2-4組的電池占地面積巨大，而且機(jī)房承建單位通常會(huì)考慮到安全問題而要求用戶建立單獨(dú)的電池組機(jī)房，空間利用率很低，用戶承擔(dān)了巨大了電池房建設(shè)成本和額外的空調(diào)配置費(fèi)用，造成了用戶使用成本的巨大浪費(fèi)！ 

圖二 典型數(shù)據(jù)機(jī)房平面簡(jiǎn)圖

    2          鐵電池優(yōu)勢(shì)分析

    比亞迪公司是國(guó)內(nèi)最大也是最早做鋰電池的廠家，據(jù)悉，該公司推出的電動(dòng)汽車F3DM、E6上的電池就是鐵電池。鐵電池究竟有哪些顯著特點(diǎn)呢？