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伯莱尼克UPS不间断电源BLNK-3360 60KVA风电消防应急塔式长机
(3 )当前UPS供电系统运行中存在的问题
传统UPS存在的问题,可综合归类于以下六个方面:
①系统可靠性
系统复杂、单路径故障点多、设备可靠性差、维护难度大等;
②系统电流谐波*
系统中存在两个谐波源,对电网和系统本身形成*、降低输入功率因数和能源利用率、对地线系统提出苛刻要求等;
③系统成本和能源消耗
两次转换效率低、系统复杂提高购置和运行成本、电流谐波大增加滤波设备、输入功率因数的低而降低了系统设备容量利用率;
④系统标准化
系统复杂为标准化带来困难,系统设计建造停留在手工业阶段;
⑤系统的灵活性和可扩展性
计划容量一次性投入、难以变更和扩展,缩短了生命周期;
⑥系统使用维护难度
要求较高的维护水平,多供应商和非标准化使故障修复困难;
(4)值得思考的问题
①供电系统的现状和趋势是,系统不断复杂化;设备堆积、结构臃肿;成本不断攀升;效率难以再有效提高;系统构成五花八门,难以标准化。
②系统可靠性问题的存在,是因为UPS设备本身的可靠性不高;
③通过方案设计和智能管理提高可用性还有多大潜力?
④系统中的谐波是负载和UPS设备自身产生的;
⑤系统复杂性和设备容量利用率低下,造成了系统能源效率难以有效提高。传统UPS设备在满载时可达92%以上,在系统中实际的工作效率在85%～90%,而整个供电系统效率为75%～80%;
⑥维护难度增加,原因是系统复杂、可靠性差、没有标准化。
2 传统UPS供电系统的能源架构的形成
谈到不停电供电系统,重要的条件是必须具备两种能源:
①主供电能源:通常是市电电网;
②备用能源:通常包括交流备用能源—发电机和直流过渡备用能源—蓄电池。
任何供电方案的形成,从根本上讲是由两种能源的特性和配置方法决定的。在我们讨论一个方案的优劣和探讨可能的变革时,也必须从能源类型的选择和配置方法入手。
(1)对传统UPS供电系统进行改革的思考
谈到传统UPS的技术进步和变革,通常是指设备功能和电路技术的进步、系统方案设计的进步、新设备的应用和系统方案的改革。
以下四个问题是传统UPS系统难以解决的固有问题,使任何技术进步和改革都会遇到不可逾越的障碍:
①UPS供电系统可靠性差的主要原因是UPS设备可靠性差,前面讲的所有提高系统可靠性措施主要是针对UPS设备的,UPS的AC/DC和DC/AC变换是整个供电系统中可靠性薄弱的环节;
②AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高系统效率改革的制约,AC/DC和DC/AC变换运行效率难以再提高。提高可用性需要冗余并机系统,使供电系统设备容量利用率低于40%。设备容量利用率在20%～30%情况下,整个系统运行效率会降到80%以下;
③AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高可靠性改革的制约,AC/DC和DC/AC变换决定了UPS设备和系统的复杂性,已经采用过的各种技术措施在降低复杂性方面都没有明显的成效,甚至技术越进步,系统越复杂,进而可靠性越差;
④提高功率半导体器件性能的局限性对提高UPS设备的容量形成制约。提高单台设备容量可降低系统的复杂性,当前的IGBT功率器件的输出能力和电气性能决定了单台UPS输出能力在400kVA左右,模块化UPS可拔插的大功率模块限制在40kVA。
鉴于以上原因,我们对改革传统UPS系统的设想是,从根本上去掉传统的AC/DC和DC/AC变换结构,这可能是对传统UPS供电系统进行彻底改革的唯一出路。
为此要做到两点:
①去掉或转移UPS对供电质量进行补偿调控的功能;
②改变过渡储能器件(蓄电池)在系统中的位置,或者采用新的储能器件代替蓄电池。
(2)不停电供电系统能源配置要求
图2给出了传统数据中心供电系统的能源配置在图2中,整个系统是靠三种能源实现不停电供电的:
(1)对传统UPS供电系统进行改革的思考
谈到传统UPS的技术进步和变革,通常是指设备功能和电路技术的进步、系统方案设计的进步、新设备的应用和系统方案的改革。
以下四个问题是传统UPS系统难以解决的固有问题,使任何技术进步和改革都会遇到不可逾越的障碍:
①UPS供电系统可靠性差的主要原因是UPS设备可靠性差,前面讲的所有提高系统可靠性措施主要是针对UPS设备的,UPS的AC/DC和DC/AC变换是整个供电系统中可靠性薄弱的环节;
②AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高系统效率改革的制约,AC/DC和DC/AC变换运行效率难以再提高。提高可用性需要冗余并机系统,使供电系统设备容量利用率低于40%。设备容量利用率在20%～30%情况下,整个系统运行效率会降到80%以下;
③AC/DC和DC/AC双转换结构形式形成对提高可靠性改革的制约,AC/DC和DC/AC变换决定了UPS设备和系统的复杂性,已经采用过的各种技术措施在降低复杂性方面都没有明显的成效,甚至技术越进步,系统越复杂,进而可靠性越差;
④提高功率半导体器件性能的局限性对提高UPS设备的容量形成制约。提高单台设备容量可降低系统的复杂性,当前的IGBT功率器件的输出能力和电气性能决定了单台UPS输出能力在400kVA左右,模块化UPS可拔插的大功率模块限制在40kVA。
鉴于以上原因,我们对改革传统UPS系统的设想是,从根本上去掉传统的AC/DC和DC/AC变换结构,这可能是对传统UPS供电系统进行彻底改革的唯一出路。
为此要做到两点:
①去掉或转移UPS对供电质量进行补偿调控的功能;
②改变过渡储能器件(蓄电池)在系统中的位置,或者采用新的储能器件代替蓄电池。
(2)不停电供电系统能源配置要求
图2给出了传统数据中心供电系统的能源配置在图2中,整个系统是靠三种能源实现不停电供电的:
