ups電源升級困難原因解析

專家透露：“鉛酸電池生產(chǎn)過程中，不可避免地產(chǎn)生多種含鉛煙、鉛塵。一般每生產(chǎn)1000個電池會產(chǎn)生63.2千克鉛塵。這些煙塵會對周圍空氣、土壤、河流等造成影響。所帶來的直接后果是，血液中鉛元素的含量過高就會發(fā)生鉛中毒，它會引起機(jī)體的神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、消化系統(tǒng)的一系列異常表現(xiàn)，嚴(yán)重的甚至?xí)＜吧瑢⒆拥挠绊懹绕鋰?yán)重。”

盡可能采用綠色環(huán)保新能源、減少鉛酸電池的使用，是不可逆轉(zhuǎn)的時代趨勢。被譽(yù)為機(jī)房設(shè)備保護(hù)神的UPS電源，因大量使用鉛酸電池所所引起的高能耗與高排放，已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心運營中無法回避的問題，UPS電源面臨升級壓力。

傳統(tǒng)UPS電源藏隱患

傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)所用的化學(xué)蓄電池的儲能技術(shù)，作為一個儲能單元發(fā)展得很成熟，并且為UPS整個行業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是隨著技術(shù)上的革新，蓄電池暴露出了一些問題，主要有：

1. 可靠性差

蓄電池常見故障有極板硫酸鹽化現(xiàn)象、極板彎曲和斷裂現(xiàn)象、活性物質(zhì)過量脫落現(xiàn)象等等；

2. 保養(yǎng)工作復(fù)雜

環(huán)境溫度對電池的影響較大。環(huán)境溫度過高，會使電池過充電產(chǎn)生氣體，環(huán)境溫度過低，則會使電池充電不足，這都會影響電池的使用壽命；電深度對電池使用壽命的影響也非常大。電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少；電池在存放、運輸、安裝過程中，會因自放電而失去部分容量； 需要定期保養(yǎng)。電池在使用一定時間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、測量各電池的電壓是否平均等。如果長期不停電，電池會一直處于充電狀態(tài)，這樣會使電池的活性變差。

3. 污染問題嚴(yán)重

環(huán)保組織鐵匠基金會（Blacksmith）認(rèn)為，世界上最嚴(yán)重的10個污染問題，其一就是錯誤拆除鉛酸電池造成的。

4. 占地面積大

機(jī)房建設(shè)中往往需要為鉛酸電池單獨留出空間，伴隨云計算興起，機(jī)房功率密度加大，鉛酸電池的重量以及體積已成為制約數(shù)據(jù)中心擴(kuò)大的因素之一據(jù)業(yè)界的統(tǒng)計，UPS70%的故障是由蓄電池所引起，蓄電池經(jīng)成為了傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)中最不可靠的組成部分之一。

飛輪UPS電源嶄露頭角

采用新的可替代方法來解決UPS電源安全與能耗，可靠與污染之間的矛盾，正在為業(yè)界所關(guān)注。目前，從市場上來看，放棄蓄電池儲能而采用飛輪儲能進(jìn)行能量存儲的技術(shù)正在被大眾認(rèn)可與接受。

所謂飛輪儲能技術(shù)，是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動能的形式儲存起來。需要能量時，飛輪減速運行，將存儲的能量釋放出來。其實，飛輪儲能并不是什么新概念，早在上世紀(jì)70年代，人們就像把這種技術(shù)用于電動汽車。但此后三四十年間，由于高速旋轉(zhuǎn)飛輪驅(qū)動、飛輪軸承摩擦等問題都難以解決，飛輪儲能技術(shù)的發(fā)展非常緩慢。

上世紀(jì)90年代，隨著電路拓?fù)渌枷搿⒋泡S承技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，碳纖維等材料的廣泛應(yīng)用以及全球范圍對電池污染的重視，飛輪儲能這種環(huán)保、高效的儲能方式迅速從實驗室走向應(yīng)用。據(jù)清華大學(xué)工程物理系戴興建教授介紹，以不間斷供電備用電源（UPS）為突破點，飛輪儲能設(shè)備從2000年開始實現(xiàn)商業(yè)示范應(yīng)用。特別是超導(dǎo)技術(shù)和高強(qiáng)度材料為飛輪儲能提供了支撐。

飛輪儲能系統(tǒng)主要包括三個部分：儲存能量用的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、支撐轉(zhuǎn)子的軸承系統(tǒng)以及轉(zhuǎn)換能量和功率的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。與其他形式的儲能技術(shù)相比，飛輪儲能具有使用壽命長、儲能密度高、不受充放電次數(shù)限制、安裝維護(hù)方便、對環(huán)境危害小等優(yōu)點。

成立于1992年的美國艾泰沃（active power）公司是其中的佼佼者。據(jù)代理其產(chǎn)品的北京格瑞愛普科技有限公司吳斌總經(jīng)理介紹說，現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)飛輪儲能商用的，包括美國艾泰沃和法國索克曼（Socomec）等公司。艾泰沃用精鋼材質(zhì)，其轉(zhuǎn)速大概是每分鐘7700轉(zhuǎn)；索克曼用碳纖維材質(zhì)，轉(zhuǎn)速接近每分鐘3萬轉(zhuǎn)。飛輪電池一次充電可以提供同重量化學(xué)電池兩倍的功率，同負(fù)載的使用時間為化學(xué)電池的3～10倍。同時，因為它的轉(zhuǎn)速是可測可控的，故可以隨時查看電能的多少。這些與生俱來的特點使美國艾泰沃（active power）飛輪儲能UPS電源同時具備清潔環(huán)保與高效可靠雙重優(yōu)勢。

據(jù)分析，一家三甲醫(yī)院采用蓄電池可能要花六七十萬元人民幣，用飛輪UPS大概100多萬元，但使用和維護(hù)成本低得多，20年內(nèi)不需要任何更換。

由于技術(shù)和材料價格的限制，飛輪UPS電源的價格相對較高，然而，作為一種新興的儲能方式，飛輪UPS所擁有傳統(tǒng)化學(xué)電池?zé)o法比擬的優(yōu)點已被人們廣泛認(rèn)同，它非常符合未來儲能技術(shù)的發(fā)展方向。目前，全球最大的搜索引擎和最大的軟件企業(yè)的云計算中心以及VISA、3M 等國際知名公司均已采用Active Power電源保護(hù)系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，伴隨著技術(shù)和材料學(xué)的進(jìn)步，飛輪UPS將在未來的各行各業(yè)中發(fā)揮重要的作用。