ups电源升级困难原因解析

专家透露：“铅酸电池生产过程中，不可避免地产生多种含铅烟、铅尘。一般每生产1000个电池会产生63.2千克铅尘。这些烟尘会对周围空气、土壤、河流等造成影响。所带来的直接后果是，血液中铅元素的含量过高就会发生铅中毒，它会引起机体的神经系统、血液系统、消化系统的一系列异常表现，严重的甚至会危及生命，对孩子的影响尤其严重。”

尽可能采用绿色环保新能源、减少铅酸电池的使用，是不可逆转的时代趋势。被誉为机房设备保护神的UPS电源，因大量使用铅酸电池所所引起的高能耗与高排放，已经成为数据中心运营中无法回避的问题，UPS电源面临升级压力。

传统UPS电源藏隐患

传统的UPS系统所用的化学蓄电池的储能技术，作为一个储能单元发展得很成熟，并且为UPS整个行业做出了巨大的贡献。但是随着技术上的革新，蓄电池暴露出了一些问题，主要有：

1. 可靠性差

蓄电池常见故障有极板硫酸盐化现象、极板弯曲和断裂现象、活性物质过量脱落现象等等；

2. 保养工作复杂

环境温度对电池的影响较大。环境温度过高，会使电池过充电产生气体，环境温度过低，则会使电池充电不足，这都会影响电池的使用寿命；电深度对电池使用寿命的影响也非常大。电池放电深度越深，其循环使用次数就越少；电池在存放、运输、安装过程中，会因自放电而失去部分容量； 需要定期保养。电池在使用一定时间后应进行定期检查，如观察其外观是否异常、测量各电池的电压是否平均等。如果长期不停电，电池会一直处于充电状态，这样会使电池的活性变差。

3. 污染问题严重

环保组织铁匠基金会（Blacksmith）认为，世界上最严重的10个污染问题，其一就是错误拆除铅酸电池造成的。

4. 占地面积大

机房建设中往往需要为铅酸电池单独留出空间，伴随云计算兴起，机房功率密度加大，铅酸电池的重量以及体积已成为制约数据中心扩大的因素之一据业界的统计，UPS70%的故障是由蓄电池所引起，蓄电池经成为了传统的UPS系统中最不可靠的组成部分之一。

飞轮UPS电源崭露头角

采用新的可替代方法来解决UPS电源安全与能耗，可靠与污染之间的矛盾，正在为业界所关注。目前，从市场上来看，放弃蓄电池储能而采用飞轮储能进行能量存储的技术正在被大众认可与接受。

所谓飞轮储能技术，是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。需要能量时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。其实，飞轮储能并不是什么新概念，早在上世纪70年代，人们就像把这种技术用于电动汽车。但此后三四十年间，由于高速旋转飞轮驱动、飞轮轴承摩擦等问题都难以解决，飞轮储能技术的发展非常缓慢。

上世纪90年代，随着电路拓扑思想、磁轴承技术的进一步发展，碳纤维等材料的广泛应用以及全球范围对电池污染的重视，飞轮储能这种环保、高效的储能方式迅速从实验室走向应用。据清华大学工程物理系戴兴建教授介绍，以不间断供电备用电源（UPS）为突破点，飞轮储能设备从2000年开始实现商业示范应用。特别是超导技术和高强度材料为飞轮储能提供了支撑。

飞轮储能系统主要包括三个部分：储存能量用的转子系统、支撑转子的轴承系统以及转换能量和功率的发电机系统。与其他形式的储能技术相比，飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点。

成立于1992年的美国艾泰沃（active power）公司是其中的佼佼者。据代理其产品的北京格瑞爱普科技有限公司吴斌总经理介绍说，现在能够实现飞轮储能商用的，包括美国艾泰沃和法国索克曼（Socomec）等公司。艾泰沃用精钢材质，其转速大概是每分钟7700转；索克曼用碳纤维材质，转速接近每分钟3万转。飞轮电池一次充电可以提供同重量化学电池两倍的功率，同负载的使用时间为化学电池的3～10倍。同时，因为它的转速是可测可控的，故可以随时查看电能的多少。这些与生俱来的特点使美国艾泰沃（active power）飞轮储能UPS电源同时具备清洁环保与高效可靠双重优势。

据分析，一家三甲医院采用蓄电池可能要花六七十万元人民币，用飞轮UPS大概100多万元，但使用和维护成本低得多，20年内不需要任何更换。

由于技术和材料价格的限制，飞轮UPS电源的价格相对较高，然而，作为一种新兴的储能方式，飞轮UPS所拥有传统化学电池无法比拟的优点已被人们广泛认同，它非常符合未来储能技术的发展方向。目前，全球最大的搜索引擎和最大的软件企业的云计算中心以及VISA、3M 等国际知名公司均已采用Active Power电源保护系统。可以预见，伴随着技术和材料学的进步，飞轮UPS将在未来的各行各业中发挥重要的作用。