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UPS备用电源介绍

尽管不间断电源(UPS)在企业的数据中心运营过程中执行着许多重要的功能，但事实上，绝大多数的企业用户目前仍然将其主要的关注点聚焦在这些UPS设备在发生停电中断期间为企业数据中心提供的应急供电。通过启动备份发电机，有序地关闭相关系统，或将数据和处理转移到灾难恢复站点，UPS可以为企业数据中心的IT管理人员们提供所需的时间，以保护敏感设备和数据免受电力服务中断的影响。

　　今天，市场上绝大多数的UPS产品所使用的都是铅酸电池来存储应急备用电源。经过验证的技术在各种工业环境中都已经积累了数十年的成功服务经验，铅酸电池通常是最具成本效益的能源存储解决方案。

　　尽管其拥有上文中所介绍的这些优点，但由于其本身的规格尺寸、重量、维护要求、含有毒成分和相对较短的使用寿命等等方面的问题，使得铅酸电池在当下的数据中心管理人员中可能并不受欢迎。因此，UPS制造商们也一直在寻找替代备用电源技术，该技术需要比铅酸电池的规格尺寸更小、更可靠、更“绿色环保”，同时操作的成本也不昂贵。

　　今天，对于这一可行的替代方案的寻找或许即将结束了。几种令人振奋的新型备用电源解决方案都快速接近主流商业的可行性需求，并且似乎较之铅酸电池的运行更均资金成本优势。在本文中，我们就将与广大的读者朋友们共同探讨这四种此类替代技术的优势、劣势及其未来的发展前景，其分别是：锂离子电池，飞轮，超级电容器和燃料电池。


　一、传统的选择：铅酸电池
　　铅酸电池几乎已经称不上是什么尖端技术了。事实上，第一款铅酸电池是在150年前发明的。然而，它们目前仍然是UPS产品中备用储能解决方案的首要选择。并且其作为首要选择仍然有着充分的理由：没有其他主流技术可以有效或经济地处理当下企业数据中心的独特需求。
　　与****车或混合动力汽车中的电池不同，该电池能够定期和稳定地使用，UPS中的电池大部分时间都处于闲置状态。然后，有鉴于当下的企业数据中心每年都有可能发生两到三次的停电中断事故，导致UPS能够非常迅速地以高电流放电。当数据中心的正常供电恢复之后，UPS给电池充电，随之便进入了另一个较长的等待期。
　　因此，尽管企业数据中心的UPS电池并不经常使用，但其一旦需要使用，通常就需要很快响应，并且处理起来很难。
　　1、优点：
　　1)内部成分的化学特性：铅酸电池几乎适用于不可预测且不一致的IT环境，因为它们的内部成分的化学特性使其能够在短时间内提供大量电流，同时仍然能够在浮置或空闲模式下提供合理的使用寿命。
　　2)备份时间：铅酸电池可提供相对较长的备份时间，通常为5到15分钟。
　　3)价格优势：铅酸电池的价格相对较低，使其成为目前市场上可用的最具成本效益的备用电源存储解决方案。但这一优势现在正在迅速变化，因为其他技术目前已经符合企业数据中心的经济负担能力了。其仅在目前是具有竞争力的价格选择。
　　4)电池监控系统：有几种商业系统可以持续测量单个电池的性能，并在需要对其实施关注或更换电池时提供实时的报告和警报。较新的铅酸电池可以主动检测并减轻热失控。这些都是相当复杂的工具，而且成本较高，需要用户解释信息并严格按照合格供应商的安排来检查或更换已识别的电池。正确使用电池监控系统有助于延长密封铅酸电池的使用寿命，并防止单个电池发生故障时的中断，从而缩短备份时间。
　　2、缺点：
　　1)规格因素：铅酸电池体积庞大，且重量极重。实际上，典型的中型UPS电池重达五到八吨。因此，较之其他一些电池类型，铅酸电池所提供的能量重量比(energy-to-weightratio)和能量体积比(energy-to-volumeratio)更低。
　　2)成本：在其维护、更换和报废处置的过程中，铅酸电池的寿命周期成本要高得多。
　　-维护：当今市场上的UPS设备产品中通常所使用的密封铅酸蓄电池通常被称为“免维护”。然而，实际上，企业数据中心应每年至少对其检查两次，以确保它们紧密连接，无腐蚀，并处于良好的工作状态。企业数据中心需要聘请相关的专家来执行此类工作，而这可能每年需要花费2000美元或更多，具体的开销则将取决于电池的规格大小。
　　-更换：密封的铅酸电池通常具有5至6年的使用寿命。这意味着数据中心必须进行预算，以便在典型UPS设备的使用寿命内将其更换两到三次。
　　-旧设备的报废处置：通常，典型的UPS设备中的电池可能含有高达数百加仑的剧毒稀硫酸。因此，对于达到使用寿命的旧设备的报废处理必须是合法的、经过严格管理的过程，其成本必然是相当昂贵的。大多数的企业UPS设备所有者都是选择将其废旧的电池运回制造商，以便进行回收再利用，但这需要为几吨极其危险的货物支付运费。其处置成本应始终包含在对电池更换的成本估算中，并特别需要根据国家相关监管政府机构对电池处置和回收的要求执行适当的处理过程。
　　3)可靠性：确认铅酸电池是否能够提供紧急备用电源的唯一可靠的方法是进行测试放电。然而，不幸的是，每次当企业数据中心对铅酸电池进行测试时，都会永久性的降低其容量，并略微缩短其使用寿命。虽然大多数现代UPS设备均内置了电池测试程序，可以减少对于电池的磨损，但上述劣势毕竟并没有完全消除。
　　二、替代选项一：锂离子电池
　　当前，绝大多数的手机和笔记本电脑都使用的是锂离子电池。而在过去的十年中，锂离子电池的规格尺寸越来越小，越来越轻，越来越密集。在工业环境或数据中心中，锂离子电池能够执行与铅酸电池相同的功能，同时还提供了极其显著的附加优势。
　　1、优点：
　　1)紧凑的外形：目前，市场上可用的最佳锂离子电池与铅酸电池相比，可节省60%的重量和40%的占位面积。
　　2)备份时间获得改善：锂离子电池不仅更轻，更小，而且还将备份时间缩短了30%。
　　3)使用寿命长：锂离子电池具有10年的使用寿命和更高的循环寿命，从长远来看，这将为您企业数据中心节省更多的资金。进而使得锂离子电池成为了电网共享应用出现的理想选择，并被当前的一些数据中心运营商们所考虑。
　　4)电池监控系统：领先的锂离子电池具有一个内置的电池管理系统，为温度，电压等级和电流问题提供自动平衡，优化和保护。
　　2、缺点：
　　1)成本更高：直到最近，锂离子电池的成本几乎是前期可比铅酸电池的几倍。
　　2)安全问题：安全性是锂离子电池的一大问题。如果过热或过度充电，锂离子电池会被点燃爆炸，并大量燃烧。然而，当下UPS设备所应用的锂化学物质使用的是更安全的化学物质，其具备了在发生危险情况之前就早已经断开了故障电池的主动管理系统。
　　3、未来的市场发展前景展望
　　现在的锂离子电池现在可以作为铅酸UPS电池的有吸引力的替代品。锂离子电池所具备的小规格尺寸和高密度等优势使其成为了混合动力车和插入式电动车的最佳选择。因此，汽车制造商们正在积极的与供应商合作开发更安全，更紧凑，更实惠的车型。
　　事实上，现在，有业界的相关专家们认为，锂离子电池比铅酸电池的总拥有成本更低。许多观察人士认为锂离子电池很可能成为UPS备用电源的首选技术。
　　值得一提的是，锂离子电池不是UPS应用中唯一的新电池化学品。UPS系统目前正在使用镍锌、钠硫，甚至盐水电池进行测试。与铅酸或锂离子电池相比，这些化学品具有出色的性能和更好的安全性。