比亚迪唐志雄:铁电池UPS打造绿色机房新趋势

　　9月9日消息，“2010年中国国际金融(银行)技术暨设备展览会”于2010年9月9日在北京展览馆召开。本次金融展以“融合创新，稳健运营”为主题，更好地利用现有资源和优势，发挥信息技术在金融领域以及对经济发展的巨大推动作用。

　　在当天下午举行的2010中国金融科技大会上，比亚迪股份有限公司第二事业部唐志雄副经理介绍了比亚迪推出的一款铁电池UPS。

　　唐志雄：各位来宾，各位观众大家好，今天很高兴有这个机会在这里向大家介绍我们比亚迪推出的一款铁电池UPS。

　　第一部分是介绍一下传统使用铅酸蓄电池的UPS面临的主要问题，第二向大家介绍铁电池新产品有哪些优点和特点，第三介绍一下我们今天带过来的铁电池UPS主要的参数性能，第四展望一下铁电池UPS尤其在金融行业怎么样结合金融行业打造绿色机房的发展趋势，在这里面能做的一些作用。

　　传统的铅酸电池存在的问题有几点，首先因为这个电池是对于温度要求比较高的蓄电池产品，工作环境一般要求在20到25度之间，温度低于15度容量会下降，温度高于30度寿命会极度缩短，每升高一度寿命会下降10%以上，需要使用空调进行恒温的工作环境的保障，这样导致耗电量巨大，维护费用非常高。我们有一个统计数据，在机房行业整个用电量几乎是一半以上全部是空调用掉了，空调主要服务对象主要是蓄电池。

　　第二铅酸电池的特点，因为这个电池深度放电比较差，就是说当电池放的电压过高以后，整个蓄电池组就会损坏，导致电池失去充电能力。放电能力越深，整个循环寿命也会下降。如果每次百分之百的循环放电，循环寿命只有300到500次。

　　第三，大电流充放电的性能，如果充电电流过大会使电池极板活性物质脱落，导致容量下降，寿命缩短。这个主要说的是电池一系列的寿命问题。

　　第二个问题，电池寿命同样会影响到整个UPS系统，电池寿命越低，整个UPS系统的可靠性会打折扣，导致整个供电系统不稳定，给整个机房的保障造成一些威胁。

　　下面是几个案例，由铅酸蓄电池引发的一些机房案例，这里面包括某省级网通公司的网络结构机房的火灾事故等。

　　第二大问题，主要是空间问题。因为铅酸电池受固有特性的限制，它的容量配置原则通常大概是只放电30%到50%之间，这样在整个室内机房里面需要一个巨大的铅酸电池的存放环境，因为铅酸电池容量比较低，重量也非常惊人，所以对于机房的选址，还有空间都有一些比较高的要求，从而会承担一些巨大的成本。而我们的数据中心建设在城市的中心地带，这一块基本是寸土寸金的地方，大量空间浪费在铅酸蓄电池这一块。

　　铅酸蓄电池有四个特点，第一是寿命和可靠性问题，第二可靠性容易引起火灾，主要是接头，包括一些使用过程中的一些维护不善，第三是机房建设需要比较大的空间，第四是对于温度比较敏感，所以需要一些恒温空调，维护费用比较高。

　　第二部分，介绍一下比亚迪的铁电池。铁电池比亚迪是从02年开始研发，在05年把这个电池首先应用在电动汽车领域，在最近两年也在尝试用在一些电源系统的后备电池里面，其中包括UPS。它具有以下一些特点，像安全、长寿命、可以深度放电、高温性能优异以及高能量力度、无污染、真正绿色环保等等特点。

　　下面逐一介绍这些特点。

　　它是一个新型二次型电池，它的放电平台是标准的3.3伏的放电平台，我们可以把它做成12伏的单体，整个使用和铅酸电池类似。安全性体现在以下几点，主要因为它的化学结构比较稳定，另外一个因为比亚迪是做电池起家的企业，在电池结构设计、电源管理方面积累了丰富的经验，以下是一些对比的安全性测试，我们可以看到铁电池和传统的锂离子电池相比较，在高温无温测试里，它没有起火爆炸的隐患。在10倍以上电压的过充电的测试里也没有起火爆炸的威胁。在极端环境下，把它投入在火中进行破坏性测试，10分钟以后这个电池才会有一起火燃烧，而对于锂离子电池是一个剧烈的爆炸反应。

　　第二块特点是寿命长，有两个方面，一个是它的循环寿命，就是说充电和放电定义为一个循环，这个循环寿命这个电池可以达到2000次以上，如果是用10小时或者更小的电流放电，循环寿命可以达到5000到10000次，甚至更长。另外体现在伏充特性上，常温下用比较高的充电电压进行伏充，一年以后容量也没有任何损失。45度甚至50度下进行伏充，每一年容量损失只有5%不到。

　　第三是高温性能，在没有空调的环境下，这个电池也可以正常地发挥作用。右图是在不同温度下的循环数据，常温下2000次，在45度下在2000次循环寿命以后剩余容量有85%以上，65度下保有75%的容量。它是非常适合高温条件下使用的。

　　第四个特点是高能量密度，和铅酸电池相比，铁电池的能量密度是铅酸电池的4倍以上，无论是按照体积密度比还是按照质量密度比，几乎都是4倍左右。这样的话，我们把它做成成品，目前来看体积也能有效减少1/3左右，重量可以减少1/2左右，可以节省大量蓄电池的占用空间和重量，也可以为蓄电池的安放提供更灵活的空间。

　　第五个特点是快速充放电能力，就是说这个电池可以在1小时以内或者半小时以内，甚至在15分钟以内把它充满电，也可以在15分钟以内把这个电放空，而且难能可贵的是在这种大频率充放电的情况下放电能力仍然有足够的保证。这样的话，对于有一些可能供电不稳定的应用场合是非常良好的特点。在快速放电的能力，对于一些段时备电要求，假如一个小时以内的备电要求，可以起到很好的效果。

　　还有一个特点，是能量转换效率高，有几个含义。一个是它的充放电，充进去1度电和放出来电量的比，对于铁电池来讲充进去1度电可以放出来0.97度电以上，充放电效率是97%以上，这是一个非常高的数据。其他的二次充电电池瓦时充电效率通常在80%左右，这个数据会随着它的使用寿命不断衰减，一直到70%左右。

　　还有一个特点，是它没有污染。没有污染的含义，因为整个原材料因为是铁电池，里面不含有任何铅或者硫酸等重金属或者酸的材料，在生产制造和回收过程中不会造成铅污染和酸污染的过程。

　　成本刚才介绍这么多，它的一系列优点都表明它的维护费用非常低，使用寿命非常长，这样的话可以非常有效地降低整个UPS系统在蓄电池方面的运行费用，而初始成本随着我们的使用面的铺开，它的成本也会迅速下降，因为比亚迪一贯坚持垂直整合的策略，绝大部分原材料都可以由我们公司自己生产制造，迅速降低成本。

　　第三块，铁电池UPS的一些性能指标。这个里面，今天介绍的主要是两款小容量的UPS，分别是1000伏安和6000伏安的，都整合了标准电池包和UPS主机在内的。上图的6000伏安的UPS，上端是主机单元，下端是电池单元，电池单元只有44毫米高，同样体积下，它只有铅酸电池的1/3高度和几乎是1/5的重量，但是能够实现同样的需求。而下方的1000伏安的UPS，它甚至比一些网络服务器的服务器尺寸更小，然后重量更轻，这样的话，它是全球目前为止最轻薄的一款UPS，同时也是最绿色的UPS。由于铁电池的特性，也具有最高的转换效率的特点，这是对比在不同的电池下，它的一个转换效率的关系，可以看到使用铁电池转换效率在90%以上，使用铅酸电池转换效率可能只有85%以下。

　　还有一个特点，刚才讲的铁电池的寿命优势可以反映在UPS系统可以多次充放电，这是一些实测数据，铁电池UPS在1000次循环放电以后还有80%的容量，铅酸电池200次左右就低于80%。还有长备电和快速充电的能力，利用铁电池的快速充电能力，同样的充电过程可以比铅酸电池减少大概1/10时间，而备电时间可以比铅酸电池多出1/10。还有耐高温和长寿命，在不同的温度下它的伏充寿命都不一样，50度下能够有五年左右的使用寿命。这是UPS主机的其他参数，我们注重对UPS主机的长备电时间，还有持续稳定的过载能力的需求。同样对于它的一系列产品都具有尺寸小重量轻的特点。

　　它的应用范围，对于小容量UPS来讲，可以应用在网络小型的机房或者小型办公室里，不用为它配置一些独特的空调延长它的使用寿命，从而可以减少整个系统的造价。同时，因为铁电池模块没有任何氢气这种易燃易爆的气体或者酸物释放，这样可以和一些设备，和一些IT设备放在一起，从而节省安放的空间。这个是针对中小功率的UPS在一些中小型机房里的应用，包括办公室的应用。

　　对于未来的应用，我们做一些展望，就是它包括以下几个。第一是数据中心目前为了响应绿色数据中心的追求，大家可能对UPS这一块，交流UPS可能逐渐会在业界内被直流供电的UPS取代，它的显著特点是减少了中间的交流到直流的整流的过程，整个能量的利用效率可以提高20%以上，这是一个非常明显的变化。它的一系列可能的电机参数，包括它的高压输出，高压输出是300伏以上的直流输出，但是同时要求整机效率和直流输出电压的精度非常稳定，但是这种构架的UPS不像现有的UPS蓄电池是通过裂变器在停电以后供电的，而是一旦停电以后直接对设备进行直流供电，这就要求电池的稳压的精度，电压输出的精度非常高，这一点是铁电池的另外一个优势。

　　这个图可以看到，高压直流UPS要求它的电池输出电压平台要有一个非常稳定的平台，波动范围在正负11%左右，这样才能适应设备的需要。铁电池非常平坦的发电平台特性恰好满足了这一需求，而铅酸电池斜率放电的特性是不能满足这个需要的。

　　另外一个特点，就是安全可靠和绿色化，包括它的体积小等等都可以在未来的直流UPS进入到大型机房里的时候可以作为一个最理想的选择对象。这是我们介绍的第一个未来的应用趋势，就是说铁电池结合高压直流的UPS在机房里获得应用，从而大幅度减少机房里设备的运营费用，主要从效率的提升，还有绿色化，还有安全性、可靠性角度来讲。

　　另外一个发展趋势，是利用铁电池构建的储能电站，因为具有非常长的循环寿命，这样的话每天充放电一次依然有十年以上的使用寿命，我们可以尝试把铁电池构建的储能电站应用在一些机房的应急备电系统，可以部分取代目前机房里面通用的解决方案。在平时铁电池储能电站不用的时候，还可以利用它的频繁充放电的特性，可以在比如晚上充电，白天放电，利用电价的差别减少整个数据中心的用电量的费用。因为白天和晚上的电价差别还是很大的，最高可以达到3倍。同时也盘活了目前蓄电池在大部分数据中心里很少使用或者从不使用的特点，可以有效盘活一些国有资产。