采用混合三电平逆变器的效率达到了97.5%,只用了24个功率器件(四电平架构要用到50个功率器件)。因此新型的混合三电平逆变器技术,它不但提高了效率,降低了元器件的数量,降低了成本,同时理论上来讲,由于元器件的数量的降低,它的可用性也得到了提高。
3 从后备到储能-电池角色的转变
第三个重要的趋势是电池角色的转变,从以前的后备角色的被动工作状态转变到今天的储能角色的主动工作状态(图4)。
UPS供配电系统是由UPS主机、电池、配电系统等构成的,电池在整个系统当中占有重要的地位,其成本的占比也非常高。对于大功率UPS系统来讲,在10～15年的生命周期中,电池要更换2～3次,因此电池的成本甚至要高于UPS主机的成本。
传统的UPS供配电系统当中,电池的角色是个什么样的定位呢?绝大多数情况下,电池处于后备的被动工作的状态。数据表明,2016年中国10kV电网的可用性是比较高的。城市范围内10kV平均每年的断电次数为1.2次,平均每年的断电时间是5.2h,其中有3.5h是有提前预告的维护性断电,只有1.7h是属于突发性的断电。可以说,每年电池大概会有2次的使用机会,那么电池每次会放电多长时间呢?大型的数据中心,都会配备发电机,发电机在市电中断以后,在1min内就会完成启动并处于可以供电的状态。也就是说其实电池在每年2次的放电过程中,每次只工作了1min,这是绝大多数的数据中心电池的真实的运行模式。
UPS系统中,UPS主机每秒钟都在工作,我们花在UPS的上面的钱是有价值的,但是电池我们花的钱更多,结果却是每年仅工作2次,每次只工作1min,而且电池日常维护工作量还是比较大的。
产生上面问题的原因是电池以前是处于一种被动工作的后备的角色和定位,如果换一种思路,将电池定位成主动工作的储能的角色,最终发现情况完全不一样了。让电池主动工作,使电池从一个使用机会很少的消耗品变成频繁工作的利润来源或者是平衡电网的一个利器,电池的价值就会得到极大的发挥。