科士达UPS电源更注重节能环保

国际绿格会员、环球最受尊重的企业之一科士达将和浩繁当局部分、企业配合参加“地球一小时”，亚太区总部大楼和北京办公室将熄灯一小时。在此诚邀您配合到场此中，让我们一起参加到这一环球到场范围最大的开源性环保运动中来，一起分享这个平静而清亮的天下。

为相应环球应对天气变革的主题，2015地球一小时在中国继承聚焦当前最迫切、最受存眷的情况议题——雾霾，发出“能见蔚蓝”的发起。天下天然基金会（WWF）信赖，鼎力大肆生长可再生能源是办理海内严峻氛围污染和环球天气变革题目标终极方案。“能见蔚蓝”，代表了WWF治霾建媾和将来等待。“能”，意味着可再生能源可以大概带来转变；“蔚蓝”代表我们每小我私家对握别雾霾、寻回蓝天的等待。

作为环球领先的动力办理公司，科士达在环球和中国对绿色环保奇迹不停身材力行，着力生长新能源、推进节能减排、推动中国绿色产操行业生长、设置装备部署中国低碳经济、推行跨国公司在华企业社会责任。

不停以来，“进步能源使用服从”和“鼎力大肆生长可再生能源”是伊顿存眷的两大议题，这与伊顿的可连续生长理念不约而合。早在2011年，伊顿参加由《WTO经济导刊》提倡的“金蜜蜂2020企业社会责任发起”，作为“能源服从”议题的标杆企业，就进步能源服从与能源创新的议题提倡讨论。

“更少能源，更多动力”，科士达的动力管明白决方案和技能，资助进步修建、车辆和机器的能效，淘汰资源消耗，淘汰碳足迹，低落对情况的影响。科士达在可再生能源范畴也有所作为，早在2013年，科士达亚太区首个太阳能体验中央就在深圳宝安区的工场启用，年产电量约122,248千瓦时。

现实举措支持环保奇迹，科士达取得了令人瞩目标结果。迄今为止，科士达已经在中国市场得到了凌驾25项相干范畴的奖项和荣誉，此中包罗由《机电商报》杂志发表的“中国装备制造业企业社会责任推行者范例”、中外洋商投资企业协会发表的“中国社会责任分外大奖”，以及中国社会事情协会企业百姓委员会发表的“中国良好企业百姓”等奖项。

让我们一起高兴，把答应酿成举措，把愿望酿成现实。科士达与你携手，节能减排，自造蓝天!

通信直流电源是基础电信设备，为通信主设备提供供电保障。蓄电池组是通信直流电源系统中的重要组成部分，相当于备用电源，是通信直流电源系统的最后一道防线。

通信直流电源是基础电信设备，为通信主设备提供供电保障。蓄电池组是通信直流电源系统中的重要组成部分，相当于备用电源，是通信直流电源系统的最后一道防线。

在电信业务的初期发展过程中，运营商对蓄电池关注较少，在交流停电时蓄电池能供电就可以了。近年来，电信运营领域的竞争加剧、愈演愈烈，运营商对蓄电池的使用寿命、维护工作量、TCO非常关注，要求越来越高。

随着通信网络的发展与技术进步，为了节省建设成本、加快建设周期，在城乡结合部、小城镇和农村地区，运营商往往不建设机房或者移动方舱，而是采用室外柜方案安置通信主设备及直流电源系统。近年来，全球主流运营商的新建基站中，室外基站的比例逐年提高。对于低纬度及沙漠化的国家或地区（如南亚、非洲等），高温对室外基站的影响很大。室外基站一般处于偏远地区，电力保障较差，尤其在发展中国家。室外基站经常面对高温、电网频繁停电的恶劣工作环境。通信直流电源系统的室外应用渐趋主流，蓄电池经常处于高温、电网频繁停电的恶劣应用环境。

  蓄电池在恶劣应用环境下面临的问题

随着室外基站应用增多，恶劣应用环境下蓄电池故障逐渐凸显出来，如巴基斯坦、印度等南亚地区，既给运营商造成了经济损失又损害了运营商的客户满意度。针对在恶劣应用环境下蓄电池大量损坏，中兴通讯进行了广泛调研，深入了解蓄电池的应用场景，调查分析蓄电池故障原因。问题的关键不在蓄电池本身，问题出在室外蓄电池柜没有考虑对蓄电池进行高温防护。要想根本解决问题，必须提供蓄电池在室外恶劣环境下应用的综合解决方案。

室外蓄电池柜主动散热技术的对比分析

室外柜的散热方式有多种选择，哪种散热方式适合室外蓄电池柜呢？这要从蓄电池的产品特性说起。对于通信直流电源系统中的铅酸蓄电池，用户最关注的是使用寿命。影响铅酸蓄电池使用寿命的主要因素是环境温度和电网条件。

铅酸蓄电池的使用寿命与环境温度密切相关。环境温度越高，蓄电池的使用寿命越短。当环境温度高于蓄电池设计寿命要求温度(25oC)时，温度每上升10oC，使用寿命缩短一半。

蓄电池的放电次数、放电深度直接影响蓄电池使用寿命。放电次数越多、放电深度越深，蓄电池的使用寿命越短。也就是说电网频繁停电会降低蓄电池的使用寿命。

对于室外基站，通常情况下运营商无力改善电网条件或者改善电网条件的成本太高、无法承受，所以我们从降低蓄电池的工作环境温度入手，来提高蓄电池的使用寿命。

室外柜的传统散热方式是风扇直通风或热交换器，但这两种方式都不能使柜内温度低于柜外的环境温度。对于高温地区（一般在40℃以上）的应用场景，需要通过主动散热，使室外蓄电池柜的柜内温度低于柜外的环境温度。中兴通讯突破常规，组合创新，把制冷部件引入了室外蓄电池柜。

通信主设备(如GSM、传输等)和直流电源的功率变化部分（整流器）在设备运行过程中都会发热，而蓄电池却不同。根据蓄电池充放电的电化学机理，蓄电池放电时不发热。正常充电时(不过充电)基本不发热。即蓄电池在正常使用过程中的发热量可以忽略，因此，室外蓄电池柜内没有热源，需要的制冷量小，据测算，通常情况下室外蓄电池柜只要200—400W的制冷量就够了。热电制冷(ThermoelectricCooler，即TEC)空调采用新兴的半导体制冷技术，对于室外蓄电池柜的应用场景，TEC空调和传统压缩机空调相比有很多优势：

（1）结构简单、可靠性高。整个制冷器由热电制冷模块和导线连接而成，不需要压缩机，没有机械转动部件，因而无振动、无摩擦、无噪声。可靠性高、寿命长(在32℃环境下寿命大于100,000小时)。
（2）制冷不受交流停电影响。采用直流48V供电，在交流停电时由蓄电池给TEC空调供电，室外蓄电池柜内仍然可以实现制冷。
（3）制冷效率与制冷量。在大容量情况下，热电制冷的效率不及蒸气压缩式制冷。但是蒸气压缩式制冷机的效率随容量的减小而下降，且压缩机也不可能做得过小，而热电制冷的效率与容量大小无关，在冷量负荷小的应用领域具有优势。对于室外蓄电池柜应用场景(冷量负荷小)，采用TEC空调是一个理想选择。
（4）体积小。特别适合室外柜安装。

（5）性价比。综合以上分析，室外蓄电池柜采用TEC空调，性价比高。
（6）维护方便。TEC空调不需要制冷剂循环、没有压缩机转动，定期关注一下防虫网不要被堵住即可，维护工作量很小。
（7）绿色环保。不用氟利昂制冷剂，对大气臭氧层无损害，绿色环保。

基于以上分析，可选用综合性能优于传统压缩机空调的TEC空调作为室外蓄电池柜的制冷部件。

高温防护能力良好的系列化TEC室外蓄电池柜

TEC室外蓄电池柜由TEC空调、柜体、隔热保温层等组成。为了满足安装不同容量和不同种类蓄电池需要，中兴通讯设计了系列TEC蓄电池柜。为了达到理想的降温效果，要求机柜具备良好的隔热效果，并对隔热棉进行了专业设计，尽量使用整张原材料而减少开孔和裁剪，隔热棉采用40mm厚度。与TEC模块一样采用IP55防护等级设计。

TEC蓄电池柜在产品设计时充分考虑制冷效果和产品可靠性，选用先进的制冷芯片，高可靠性的风扇，保温性良好的隔热棉。TEC蓄电池柜具备良好的高温防护能力。

综合解决方案提升蓄电池使用寿命并降低TCO

对于通信直流电源系统在恶劣应用环境下的室外应用，综合解决方案的要点是通过采用TEC空调大幅度提高室外蓄电池柜的高温防护能力，显著改善蓄电池的工作环境。采用TEC空调的室外蓄电池柜实验测试结果表明，在柜外环境温度40℃以上时，柜内温度比柜外温度低15℃，蓄电池工作在最佳使用温度范围内。采用TEC室外蓄电池柜和运营商现网的普通室外蓄电池柜相比，蓄电池的使用寿命提高了1.5倍，提高幅度非常大。

综合解决方案采用TEC室外蓄电池柜，在蓄电池柜上增加一些成本投入，获得了宝贵的高温防护能力，使蓄电池工作在最佳使用温度范围内，避免了因使用寿命过低造成的蓄电池成批更换，避免了现场成批更换蓄电池所需的蓄电池采购成本、相关运输费用和更换的人工费用，因此降低了运营商的运行维护成本。蓄电池使用寿命的大幅度提高有效保障通信网络的安全可靠运行，显著改善运营商的客户满意度。因此采用综合解决方案在蓄电池使用寿命提升的同时，为运营商降低了TCO）。

UPS原来分旋转发电机式和静止变换式，静止变换式工频机结构UPS技术出现在上个世纪60年代后期，比旋转发电机式晚一些，毫无疑问在当时属尖端技术，几十年间也为IT技术领域作出了不朽的贡献，有口皆碑。然而任何技术的先进性是针对某一个时期的，是相对而言的，即任何先进的产品也有其一定的适用期。随着IT技术的出现与发展，工频机UPS逐渐暴露出它的许多缺点，比如体积大、重量大、功耗大、破坏电网和输入功率因数低下等不利因素，这不但大大影响了数据中心的PUE（能耗比）和可靠性，而且对节能减排的社会效益也是背道而驰的。

在历史发展中总是遵循这样一个规律：每当一种技术阻碍生产力发展时，就会有一种新的技术产生出来将其代替。毫不例外，新一代产品高频机UPS技术问世了。为了区别以前的UPS，就起了一个高频机UPS的名字。原来那种输入输出都工作在50Hz并且有输出变压器的老电路结构就称作工频机结构UPS；而这种输入输出电路都工作在20kHz以上且没有输出变压器的电路就称之为高频机或高频机结构UPS。

高频UPS除了具备工频机UPS那些技术指标外，另外还有着更高的性能和指标，有些是工频机UPS所望尘莫及的。

1、 输入功率因数高

工频机UPS一般在400kVA以下的输入电路都采用标配了可控硅6脉冲整流，输入功率因数不超过0.8，谐波电流有30%之大。如果前面接发电机，发电机的容量至少要3倍于UPS功率；如果是单相小功率UPS，发电机的容量至少要5倍于UPS功率。三相UPS为了提高输入功率因数，就前面加无源或有源谐波滤波器，或做成12脉冲整流、24脉冲整流整流等，即在一个周期中有12个或24个整流电流脉冲。但同时也带来了体积庞大、结构复杂和价格昂贵的问题。

而用IGBT整流的高频机UPS，在一个周期中有成百上千个整流电流脉冲，所以任何容量的高频机UPS在前面不加任何滤波器的情况下，它的输入功率因数都可做到0.99甚至以上，谐波电流小于5%，前置发电机的容量理论上和UPS功率相同，大大缩减了投资和占地面积，也符合了节能减排的国策等。尤其是对市电的充分利用具有良好的经济意义和社会效益。

2、 本身功耗小

在同样指标下，比如要求输入功率因数为0.95以上时，工频机UPS就必须外加谐波滤波器或改为12脉冲整流，就是说前面要增加一个设备，再加上输出变压器，就比高频机UPS多了两个串联环节，如图1所示。由于此二者的影响，使得工频机UPS的效率比高频机UPS

图1 高输入功率因数下的工频机UPS和高频机UPS结构方框图

至少低5%。在同样是100kW的容量时工频机UPS每年要比高频机UPS多消耗5万度电！

3、 对外干扰小

干扰有两种，一种是听得到的机械噪声，一种是听不到的电噪声，这两种噪声工频机UPS都有，形成了对设备和对人的伤害。电噪声影响机器的稳定度，机械噪声影响人的身心健康，降低工作效率。而高频机UPS由于工作在20kHz以上，20kHz是人的耳朵听不到的频率，使工作环境安静下来。又由于而高频机UPS的输入功率因数高达0.99以上，几乎是线性的，所以对外干扰几乎可以忽略。

4、 体积小、重量轻

工频机UPS由于有了输出变压器和适应50Hz的电感电容等低频器件使得体积重量都很大。比如某品牌6脉冲蒸馏输入的300kVA工频机 UPS 重1600kg，输入功率因数仅0.8（实际测量大多数低于此值）为了将输入功率因数提高到0.9以上，就升级到12脉冲整流加11次谐波滤波器，增加了600kg，变成了2200kg！而同是这个容量的300kVA高频机 UPS 重量只有830kg，并且输入功率因数比它还高。

5、 全数字技术

工频机UPS开始是模拟技术，现在一般为数字与模拟相结合的技术。模拟技术的可靠性要比数字技术低。而高频机UPS技术是一种全数字化技术，不言而喻，可靠性是很高的。

（b）高频机UPS的并联方框图

图2 两种UPS并联方框图

6. 对电网的适应能力强

工频机UPS对于适应输入电压±15%的变化已很不容易；而高频机UPS甚至适应输入电压±30%以上的变化，这又大大延长了电池的寿命。

7. 能将并机环流衰减到几乎为零

工频机UPS的并联就是变压器的直接并联，而变压器的直接并联由于其内阻很小，再加之输出电压的不同，最容易产生环流，而且这个环流的路径畅通无阻，如图2（a）所示；高频机UPS由于没有输出变压器，它们的并联如图2（b）所示，可以看出这里的环流路径上处处是障碍，小于2V的电压差根本形不成环流，而工频机UPS在此情况下就会形成很大的环流。

总之，高频机UPS在性能上不但能完全替代工频机UPS，而且还多出原来后者没有的特点。

二、 高频机UPS与工频机UPS的现状

因为高频机UPS对技术与工艺以及生产手段的要求非常严格，一般也不容易防制，20kHz以上的高频机UPS容量目前都小于100kVA，只有少数几个制造厂的技术真正过关，并且已显示出强大的生命力。在大功率范围虽然不能做到20kHz，但可以采用高频机结构，比如用IGBT高频整流（相对于50Hz而言），频率一般在15kHz以下，多数厂家已可做到200kVA，但也有佼佼者，比如秀康10年前就可做到8kHz/480kVA，GE、TMEC（三菱和东芝）、富士也已可以做到500kVA，伊顿9395更是突破了大容量的技术禁区，一举将单机功率容量做到了1100kVA，并已成为美国的军方指定产品。这说明高频机结构UPS技术已经成熟，接下来是普及问题。在我国军方和金融等重要部门也已纷纷采用，并收到了良好的效果。

当然工频机结构UPS在这种情况下的日子会越来越艰难，好在是还有那么一批厂家的高频机结构UPS没有过关，还得主推工频机UPS，对用户来说，有些用户对工频机尚有偏爱，一时思想还转不过弯来，尽管国家三令五申号召节能减排，但这些用户总能找出一些继续用工频机结构UPS的理由。这是个认识问题，但不要认为工频机UPS技术永远不落后。从科学发展观来说，以后一段时间内无疑是高频机UPS的市场。不可否认，高频机UPS同样也有退出历史舞台的一天，当然那是后话。

三、 所谓两个发展方向

现在有一种说法：高频机UPS和工频机UPS是两个发展方向。这就使人糊涂了：

• 难道效率低的产品也是发展方向？难道节能减排还允许其反向产品发展？

• 在有了更好的替代品以后，难道耗费资源和笨重的产品也是发展方向？

总之，这种观点不外乎说：高频机UPS与工频机UPS并存；节能减排与浪费能量和资源并存；先进与落后并存…所谓技术上的并存应该是不可替代的，比如自行车虽然比汽车跑得慢，但它们在一定程度上是互相不可替代的；而这里的UPS技术却是在一条轨道上跑的车，可以完全替代。这就像蒸机车被燃油机车替代，燃油机车又将被电气机车替代一样那么自然，水到渠成。