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,最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。因此,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。
但是,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最薄弱的环节;
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,但是当前的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可拔插的最大功率模块限制在40kVA。