不間斷電源(UPS)擔負這許多的重要作用，其中最主要的是在電源中斷的時候，為用戶提供緊急備用電源，避免電力中斷給敏感設備帶來損傷及數據丟失，為IT人員爭取更多的時間使其有序的啟動備份系統或發電機。
目前，大多數UPS產品都是以鉛酸蓄電池作為存儲電能的裝置，它具有電動勢能高、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、原材料豐富廉價等特點，獲得了廣泛的應用。盡管鉛酸蓄電池具有這些優點，但是在數據中心里，大規模的鉛酸蓄電池應用也暴露出了其缺點，其重量造成的機房承重問題、維修要求高、相對壽命短、并且還富含毒性。因此，UPS制造商一直在尋找一種能夠替代鉛酸蓄電池的綠色電源技術，但是并不希望提高成本。
隨著UPS 制造商的努力，新的備用電源解決方案已經嶄露頭角，如飛輪技術、超級電容器、燃料電池和鋰離子電池四種技術，其可行性都已經向著主流方向發展。本文就其新技術的優勢、弱點和未來的前景進行討論。
一、鉛酸蓄電池的優缺點
從150年前第一只鉛酸蓄電池問世至今，它依然是三首眩的備用能源存儲解決方案，能夠有效地滿足數據中心獨特的供電需求，其經濟特性還沒有其他主流技術可以匹敵。
鉛酸蓄電池在數據中心的使用情況不像叉車、電動車等，能獲得正常穩定的使用，而是大部分時間處于閑置狀態。鉛酸蓄電池先用直流電源對其充電，將電能轉化為化學能儲存起來，當市電中短時，UPS依靠儲存在蓄電池中的能量維持其逆變器的正常工作。在此期間，鉛酸蓄電池可以提供充足的備份時間。當市電恢復后，蓄電池又進行充電，然后進入等后期。另外，鉛酸蓄電池價格相對較低，是目前最具成本效益的電能儲存解決方案。
但是，鉛酸蓄電池也有一些較為突出的缺點：
1、 能量密度低。鉛酸蓄電池質量比較重，體積較大，一臺典型的中型UPS的電池組大約為5到8噸，需要考慮放置位置及承重問題。
2、 高昂的維修費用。目前的UPS產品所使用的蓄電池通常叫做“免維護鉛酸蓄電池”，事實上，它們面年至少需要兩次檢查，以確保它們無腐蝕、工作狀態良好以及單只蓄電池之間連接緊密。
3、 更換成本高：密封鉛酸蓄電池的使用壽命一般為4到5年，而UPS的壽命一般是它們的2到3倍，所以在UPS的一個完整生命周期里，數據中心需要把更換電池組的費用也做在初期的預算里。
4、 高處理成本。UPS的電池組里均含大量的劇毒硫酸，因此，處理淘汰掉的蓄電池需要昂貴的費用。通常，廢舊電池可用來循環再造，回收的蓄電池需要按照國家的要求做相應處理，其中包制造商回收時的運費。所以前期購置蓄電池組是應把后期的處置費用考慮進去。
5、 可靠性的不可預見隱患。為了保障蓄電池的可靠性，唯一的途徑是對蓄電池進行監測。然而每次測試蓄電池都會減少其容量并縮短其使用壽命。雖然最現代的UPS內置電池測試方案可以減少這種磨損，但是并沒有消除。
6、 電池監測系統。蓄電池容量檢測時，無論是離線方式還是在線方式，都必須設置備用電源作為防范措施，以保證安全，但是，檢測時因為電池組數量多，放電時間長，放電后又要及時進行充電，所需的人力和電能消耗很大，對蓄電池本身也有一定的損耗。在操作過程中，在脫開和鏈接蓄電池及假負載時，由于電位差的村財似的操作帶有危險性。并且檢測過程相當復雜，費用昂貴。
其他備用電源技術介紹
盡管鉛酸蓄電池有許多缺點，但數據中心管理人員一直以來并沒有發現讓他們驚喜的可代替品。目前，以下四種技術雖然并沒有在現有的UPS供電系統中廣泛使用，但是它們依然獲得了支持聲，并可能有更寬廣的應用前景。
二、飛輪儲能UPS
飛輪UPS的主體是個真空容器不停旋轉的飛輪和與飛輪鏈接在一起的兩個電機。當飛輪以一定速度旋轉時，它就具有一定的動能。在外電源的驅動下，電機帶動飛輪高速旋轉，即用電給飛輪電廣州做網站公司池“充電”增加了飛輪的轉速從而增大其功能;放電時，電機則以發電機狀態運轉，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能(動能)到電能的轉換，并在30秒內啟動發電機組。由于負載的消耗，飛輪逐漸慢下來，產生的能量也越來越少，直到它停止旋轉，由發電機組直接給UPS供電。
優勢分析：
1、 外形緊湊。飛輪體積較小，比鉛酸蓄電池組更輕。
2、 不影響環境。飛輪不像鉛酸蓄電池那樣，不包含危險的有害化學物質。
3、 壽命長。飛輪UPS通常享有20年的使用壽命，在整個使用周期里其性能不受任何影響。
4、 降低維護成本。飛輪是相當簡單的機械構造，預防性維護比傳統蓄電池方便，且維護費用便宜。
劣勢分析：
1、有限的備份時間。一個典型的鉛酸蓄電池可以提供長達15分鐘的放電時間，而一個典型的飛輪所存儲的能量只能提供30秒鐘，即便選擇安裝多個飛輪，但可用備份時間仍局限在幾分鐘。
2、更高的購置成本。大多數飛輪UPS的性能都取決于高速旋番禺做網站公司轉的金屬盤上，由于高速旋轉產生磨損，大約每5年必須更換一次。如果利用磁懸浮技術，價格就會更加不菲。事實上，飛輪UPS的購買價格是普通UPS的兩倍左右，但因為其維護成本很低，經過10年之后，其成本將和普通UPS持平，再往后成本將小于鉛酸電池。其成本優勢在20年使用年限的高壽命下才能顯現。
3、特別重大的維修。飛輪UPS的維修項目可能包括軸承、真空泵等特殊的部件，例如真空泵油需要每年更換，至少需要停機10分鐘，這就大大降低了UPS供電系統的可靠性。由于服役周期不同，每年產生的服務費也有所不同，所以在飛輪UPS的使用壽命周期內，這些特殊的經常出現的費用也要算入總成本。
前景分析：
雖然飛輪UPS技術已經歷了20年的改善，但進展一直緩慢。因此讓飛輪提供明顯長于30秒的電力支持在短時間內不太容易實現。對于大多數數據中心來說，30秒不足以做好一切準備，特別是關鍵IT設備受到停電影響，損失往往無法估量，所以使用飛輪UPS作為數據中心唯一的后備供電系統在短期內將收到限制，不易實現。
不過，在一些特定的環境下，飛輪UPS還是非常合適的，例如，大多數醫院配備的發電機，一般在停電10秒后即可使用，飛輪UPS的30秒供電能力就足夠了，在這樣的情況下，用飛輪UPS代替普通UPS還是很具吸引力的。
三、超級電容器
超級電容器采用了電化學雙層原理，又叫雙電層電容器(ElectricDoubleLayerCapacitor;EDLC)，也叫功率電容器(PowerCapacitor)，是一種介于普通電容器和二次電池之間的新型儲能裝置。超級電容器集高能量密度、高功率密度、長壽命。高可逆性等特性于一身，具有工作溫度寬、可靠性高、可快速循環充放電和長時間放電等特點。
優勢分析：
超級電容器與飛輪儲能技術有著共同的優點。他們的體積更小，并且使用無毒害原料。即便是經常充放電也不會影響其性能和壽命。最重要的一點是，超級電容器是固態物體，沒有可移動的部件，因此減少了維修量。
劣勢分析：
超級電容器是一種提供待機能耗極短的脈沖電源。一個典型的超級番禺網站建設電容器僅能提供10秒的待機能耗。和鉛酸蓄電池相比，超級電容器也是昂貴的。平均而言，一個超級電容前期費用大約是一個等效鉛酸蓄電池的1.5倍
前景分析：
在未來的3至5年，技術的進步可能是備份時間從10秒延長到30秒，不過這對數據中心關鍵負載來說仍遠遠不夠，所以不可能普遍使用。不過，一旦超級電容器可以達到30秒待機能耗，以它的價格優勢很可能代替飛輪儲能技術，要做的只是設置一個有效的備用電源解決方案。
四、燃料蓄電池
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置(通常是氫為能源的)。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”而是一個“發電廠”。氫燃料蓄電池的排放物僅是水以及參與反映的氫和氧。
優勢分析：
第一，效率高。燃料電池按著電化學原理直接將燃料的化學能轉換為電能，理論上它的整體熱電合并效率可達90%以上。
第二，噪音低。燃料電池結構簡單，并且沒有高速運轉機械，可以安靜地將燃料的化學能轉化為電能，實驗證明，距離40kW磷酸燃料電池4.6m的噪音值為60dB。
第三，污染低。當以氫燃料作為燃料電池原料時，制取過程中二氧化碳的排放量比熱機過程少40%以上，可以有效地減緩地球溫室效應。其次，由于燃料電池所使用的的燃料氣體在反應前必須脫硫，所以幾乎不排放硫化物氣體和氮化物氣體，減輕了對大氣的污染。當以純氫為燃料時它的產物只有純水。
第四，原料廣。對于燃料電池而言，只要含有氫原子的物質都可以作為燃料，例如天然氣、石油、煤炭等氣化產物，或是沼氣、酒精、甲醇等，因此燃料電池非常符合能源多樣化，可以減緩主流能源耗竭。
第五，應用廣泛。發電量由單節電池的功率和數目決定，不論發電規模大小均能保持高發電效率。目前發展中燃料電池所能提供的電力范圍在1W~1000MW之間，包括可攜帶式電力、車輛電力、現場型汽電共生電廠、分散型電廠以及集中型電廠等。
劣勢分析：
第一，安全問題。氫氣是可燃物，因此燃料電池的用戶在安裝、使用、存儲時必須小心謹慎。
第二，高成本。雖然見年來燃料價格已經顯著下降，但其價格還是遠遠高于鉛酸蓄電池。
第三，供電系統切換時間長。當市電停止時，燃料電池需要大約30秒的時間才能開始運行，在此期間，UPS的啟動需要采用小電池提供后備電源。
前景分析：
考慮到氫氣的易燃性，燃料電池制造商正在尋找可代替氫氣的燃料，已提高安全性和加速采用率。然而，盡管燃料電池成本在不斷下降，但其價格仍遠遠高于鉛酸蓄電池，且這種情網站建設況仍將維持一段較長的時間。因此，燃料電池在現階段可能僅作為UPS備用電源存在。
五、鋰離子電池
便攜式電子產品以電池作為電源。隨著便攜式產品的迅猛發展，在過去的10年，鋰離子電池已普遍使用。雖然在數據中心或是工業應用中很少用到，但鋰離子電池有著與鉛酸蓄電池相同的功能。
優勢和劣勢：鋰離子電池最大的優點是比能量比。目前，最好的鋰離子蓄電池與鉛酸蓄電池相比，其重量減輕30%，面積節省30%以上，同時備份時間提高了30%。
但是，其成本卻比鉛酸蓄電池高出了4倍。另外，其安全性較差，鋰離子電池可能會因為過熱而爆炸。
前景分析：
現階段鋰離子電池價格昂貴，在短時間內還不能有效地代替鉛酸蓄電池用于UPS供電系統。但是，鋰離子電池的小尺寸和高密度使其對電動汽車廠商極具吸引力。因此，汽車制造商正積極同鋰離子電池供應商開發更安全，更緊湊，更便宜的產品。
事實上，鋰離子電池因為與鉛酸蓄電池擁有相同的功能與性能，因此專家預測鋰離子電池可能成為UPS備用電源的首選技術。
結論
對于可以代替鉛酸蓄電池的可行性技術，是人們一直追尋的目標。作為UPS備用電池解決方案，飛輪、超級電容、燃料電池和鋰離子電池都在節能和環保上比鉛酸蓄電池具有優勢。不過他們目前也有顯著的缺點，特別是它們昂貴的價格還不能被數據中心用戶所接受。
不過技術不斷在進步，在備用電源領域一定會出現運作更可靠，更符合成本效益，并能降低擁有成本的新技術。
粵公網安備44011302004697
