縱觀UPS的發(fā)展歷史,,由動(dòng)態(tài)到靜態(tài)、由工頻到高頻,、由低指標(biāo)到高性能 ……,短短幾十年發(fā)生了巨大的變化,,是什么原因促使它這樣發(fā)展變化呢?
首先,,人們的需求是UPS發(fā)展變化的原動(dòng)力,需求的變化決定著UPS的發(fā)展方向,。當(dāng)市電頻繁中斷,,使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行時(shí),人們需求一種不斷電的裝置,,于是出現(xiàn)了初級(jí)的動(dòng)態(tài)式UPS,;當(dāng)UPS的使用場(chǎng)所和應(yīng)用范圍發(fā)生變化時(shí),人們需求一種更輕便,、更靜音的UPS,,于是出現(xiàn)了靜態(tài)式的工頻UPS;當(dāng)人們?cè)絹?lái)越追求效益,、越來(lái)越重視節(jié)能環(huán)保時(shí),,人們需求效率更高、節(jié)能指標(biāo)更好的UPS,,于是出現(xiàn)了高頻UPS ……
其次,,技術(shù)進(jìn)步和元器件的更新?lián)Q代是UPS發(fā)展變化的客觀保障。IGBT,、高性能磁性器件,、CPU、DSP等功率和控制組件的出現(xiàn),,以及PFC,、PWM波等控制技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用,使UPS的高功率密度,、高效率,、低成本、低污染等特性得以實(shí)現(xiàn),。
第三,,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展使UPS的需求量快速膨脹,這為UPS的發(fā)展變化提供了難得的歷史機(jī)遇。
這三者之間相互作用,,共同促進(jìn)UPS的快速發(fā)展,,但其中最重要、起決定性作用的因素還是人們的需求,,離開(kāi)了需求,,技術(shù)再高,元器件再好,,人們也不一定會(huì)想到將其應(yīng)用到UPS中去,,即便是應(yīng)用了也不一定會(huì)得到市場(chǎng)的廣泛采用,??傊瑳](méi)有需求就沒(méi)有市場(chǎng),,人們的需求變化引導(dǎo)著UPS的發(fā)展趨勢(shì),。
那么現(xiàn)階段人們需要什么樣的UPS呢?
經(jīng)調(diào)查,,目前人們對(duì)UPS的需求主要集中在以下五個(gè)方面:
1.要求可靠,,有沒(méi)有從來(lái)不壞的?
2.強(qiáng)調(diào)可用,,有沒(méi)有壞了馬上就能修好的,?
3.需要擴(kuò)容,有沒(méi)有不加限制配置靈活的,?
4.投入運(yùn)行,,有沒(méi)有成本比別人都低的?
5.強(qiáng)化管理,,有沒(méi)有功能實(shí)用實(shí)施簡(jiǎn)便的,?
其實(shí),這五個(gè)方面基本可歸納為兩點(diǎn)----智能,、容錯(cuò),。
人們最重視UPS的可靠性,那么有沒(méi)有從來(lái)不壞的UPS呢,?沒(méi)有,!不僅沒(méi)有,和整個(gè)供電系統(tǒng)的其它環(huán)節(jié)比較起來(lái),,UPS還是最容易壞,、最不可靠的。
來(lái)自IEEE(美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì))的一組數(shù)據(jù)顯示:電池的MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)是1402524小時(shí),,斷路器的MTBF是2502878小時(shí),,接線端子的MTBF是22993791小時(shí),而帶靜態(tài)旁路UPS的MTBF只有156362小時(shí),也就是15萬(wàn)多小時(shí),,比系統(tǒng)中的電池,、斷路器、接線端子等環(huán)節(jié)都低,。可能有人會(huì)說(shuō),,15萬(wàn)小時(shí)相當(dāng)于20年的時(shí)間,可靠性已經(jīng)很高了呀,!其實(shí),,MTBF雖然科學(xué),但是不可信,,因?yàn)樗鼰o(wú)法測(cè)量,僅代表設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間,,而每次發(fā)生故障的具體時(shí)間是不確定的,即使是MTBF為20年的設(shè)備,,也可能在開(kāi)機(jī)運(yùn)行的第一周就發(fā)生故障,。
既然沒(méi)有從來(lái)不壞的UPS,那么人們就只能退而求其次了:能不能使UPS故障后對(duì)負(fù)載的影響達(dá)到最小,,甚至沒(méi)有影響呢,?能不能使故障UPS快速修復(fù)呢?為了滿足第一個(gè)需要,,人們采用了串聯(lián)熱備份,、1+1或者N+1并聯(lián)冗余,雙總線甚至三總線等復(fù)雜的系統(tǒng)解決方案,。其實(shí),,方案越是復(fù)雜,故障點(diǎn)就越多,,系統(tǒng)故障率也就越高,,人們花巨資設(shè)法建立復(fù)雜UPS系統(tǒng)的目的就是為了提高系統(tǒng)的容錯(cuò)性。
容錯(cuò)是一種能力,,即UPS能夠容忍故障的能力,。最能體現(xiàn)UPS容錯(cuò)能力的指標(biāo)是可用性,可用性衡量的是系統(tǒng)提供持續(xù)服務(wù)的能力,,對(duì)于可用性高的UPS系統(tǒng),,當(dāng)UPS發(fā)生故障時(shí),不會(huì)影響系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行,并且可以快速修復(fù),。隨著信息化的發(fā)展,,人們對(duì)供電要求越來(lái)越高,一年365天*24小時(shí)不能斷電,,所以對(duì)UPS的需求也正在由可靠性向可用性轉(zhuǎn)變,。可用性的公式如下:
從公式中可以看出,,要想提高可用性就必須提高UPS的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)或者降低UPS的平均維護(hù)時(shí)間(MTTR)。實(shí)際上要想提高UPS單機(jī)系統(tǒng)的可靠性是很困難的,,它受到很多因素的制約,。而通過(guò)降低UPS的平均維護(hù)時(shí)間(MTTR) 提高UPS的可用性卻是很有效的。
容錯(cuò)的核心是系統(tǒng)內(nèi)部資源冗余,,而資源冗余的技術(shù)支撐是模塊化,。串聯(lián)熱備份、并聯(lián)冗余,,雙總線甚至三總線等方案正是通過(guò)各UPS間的相互冗余達(dá)到系統(tǒng)容錯(cuò)的,。但是為達(dá)到這一目的所付出的采購(gòu)、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本等代價(jià)也是昂貴的,,并且即便如此,,仍然不一定滿足人們對(duì)“故障UPS快速修復(fù)”的需求,因?yàn)檫@些系統(tǒng)的模塊化程度還不夠高,。以臺(tái)達(dá)海福(HIFT)系列UPS為例,,真正的模塊化UPS在容錯(cuò)方面具備下述優(yōu)點(diǎn):
1.最高的系統(tǒng)可靠性。當(dāng)UPS容量一定時(shí),,負(fù)載越輕,模塊冗余的數(shù)量越多,,而等容量的單機(jī)或者1+1并機(jī)是無(wú)法隨負(fù)載變化而提高系統(tǒng)冗余度的,。例如,對(duì)于由5個(gè)20kVA模塊組成的4+1冗余模塊UPS,,當(dāng)負(fù)載只有75%時(shí),,系統(tǒng)配置就變成了3+2,此時(shí)其可靠性比同容量配置的1+1并機(jī)系統(tǒng)高出20倍,。
2.最快的修復(fù)時(shí)間,。在N+X的冗余模式下,可以在線更換故障模塊,,系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間完全可控,,不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行, MTTR接近于0,。 不僅如此,,模塊標(biāo)準(zhǔn)化的返廠維修還可以降低“再發(fā)生故障率500-2000倍。
從以上兩點(diǎn)結(jié)合可用性公式可以看出,,模塊化UPS具有最高的可用性,,也就是說(shuō)其容錯(cuò)能力最強(qiáng)。具有低成本,、高效率,、高可靠性,,并且能夠快速修復(fù)的容錯(cuò)性UPS必將成為UPS的發(fā)展趨勢(shì)。
在目前的實(shí)際應(yīng)用中,,UPS容量的過(guò)度配置已經(jīng)成為常態(tài),,甚至30kVA的負(fù)載配置160kVA的UPS都不足為奇,這主要是因?yàn)橐韵聨c(diǎn):
1.負(fù)載擴(kuò)容較快,,如果設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了在一開(kāi)始容量就不足的UPS,,其犯的錯(cuò)誤是不可饒恕的。
2.在設(shè)備運(yùn)行期間增加UPS容量的成本非常高,。
3. 在設(shè)備運(yùn)行期間增加容量會(huì)造成嚴(yán)重的,、無(wú)法估量的停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。
過(guò)度配置給用戶帶來(lái)的成本是巨大的,,這不僅僅體現(xiàn)在初期的購(gòu)置成本上,,還體現(xiàn)在其它的一些相關(guān)方面。比如空調(diào)的購(gòu)置成本,、運(yùn)營(yíng)成本,、設(shè)備的安裝成本、資金的時(shí)間成本等等,。模塊化UPS可以隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)逐步擴(kuò)容,,最大限度地節(jié)省資源。能夠不加限制地靈活擴(kuò)容這一智能特性正成為人們對(duì)UPS的需求之一,。
除了初裝成本,,人們對(duì)UPS的運(yùn)營(yíng)成本同樣關(guān)注,這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在UPS的效率上,。
因?yàn)?span lang="EN-US">UPS的效率高低不僅決定了自身耗電的多少,,還直接影響到制冷成本。節(jié)能降耗是當(dāng)今世界的熱門話題,,很多行業(yè)或單位已經(jīng)制定了節(jié)能減排的硬指標(biāo),,能夠低排高效地運(yùn)行這一智能特性也已成為人們對(duì)UPS的重要需求之一。
在節(jié)能減排方面,,臺(tái)達(dá)的海福(HIFT)系列UPS做的也特別優(yōu)秀,,我們不妨以此為例加以說(shuō)明。當(dāng)負(fù)載在15%時(shí),,海福UPS的整機(jī)效率已經(jīng)超過(guò)90%,,當(dāng)負(fù)載在27%時(shí),它的整機(jī)效率已經(jīng)達(dá)到94%,。輕載高效是一個(gè)非常實(shí)用的智能特色,,因?yàn)?span lang="EN-US">UPS在大多數(shù)情況下都工作在較低的負(fù)載狀態(tài)下,它能給用戶帶來(lái)的好處可通過(guò)以下例子看出來(lái),。
假設(shè)UPS功率為120kVA,,帶載30%,,那么單臺(tái)UPS每年的耗電量如下表:
從中可以看出,效率為94%的海福系列UPS與效率只有88%的普通UPS相比,,每年可以節(jié)省近2萬(wàn)度電,,若以一度電1.8元計(jì)算,每年可以節(jié)省近4萬(wàn)元人民幣,,而這還沒(méi)有計(jì)算因UPS效率提高而節(jié)省下來(lái)的制冷費(fèi)用,。 所以說(shuō)是效率一小步,節(jié)能一大步,。
目前,,UPS的管理功能也越來(lái)越受到人們的重視,因?yàn)槿藛T的成本越來(lái)越高,UPS的管理功能是否智能直接影響到設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本的高低,,甚至?xí)苯油{到系統(tǒng)的安全,。一條地鐵線二十幾個(gè)站,不可能在每個(gè)站都放一個(gè)維護(hù)人員,,青藏鐵路海拔四五千米以上,,不可能在那里長(zhǎng)期派人值守,所以說(shuō)UPS的智能管理功能已變的非常重要,。
UPS的管理功能不只是UPS對(duì)于自身的管理功能,,還包括UPS對(duì)機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控的管理功能,包括機(jī)房?jī)?nèi)的溫濕度、門禁,、煙霧,、火警等等。目前能夠?qū)崿F(xiàn)自身管理功能的UPS已經(jīng)非常普遍,,機(jī)房的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控也可通過(guò)專門的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),然而復(fù)雜而又昂貴的專用監(jiān)控系統(tǒng)是人們難以接受的,,智能的機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控功能是人們對(duì)UPS的又一需求,。
總之,隨著人們需求的變化,,可快速修復(fù)的容錯(cuò)能力以及包括擴(kuò)容方便,、運(yùn)行高效、管理全面的智能特性必將成為UPS的發(fā)展趨勢(shì),。 在這方面臺(tái)達(dá)的海福(HIFT)系列UPS走在了所有品牌UPS的前面,,它緊貼客戶需求,定位明確,,可插拔更換修復(fù)和冗余配置的模塊化系統(tǒng)達(dá)到了UPS可用性的最高級(jí)別,,重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)最快的系統(tǒng)修復(fù)時(shí)間、最高的可靠性,、最經(jīng)濟(jì)的投資策略,、最低的運(yùn)行成本以及最全面的動(dòng)環(huán)監(jiān)管,,集中體現(xiàn)了客戶的核心價(jià)值,是一款名副其實(shí)的高智能容錯(cuò)的UPS,。