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UPS電源行業發展趨勢解析
發布時間:2014.12.02    瀏覽次數:4360

       全球網絡規模、客戶規模最大的移動通信運營商,中國移動通信集團公司于2014年6月啟動了UPS集中采購招標,作為全球通訊領域巨頭,中國移動的集采內容代表了整個通信行業對UPS的最嚴格要求,同時UPS行業也必將以此需求為導向,調整自身發展方向。本文將以本次移動集采為研究對象,探討當前UPS行業所面臨的變革。
  
  高頻化
  
  從上圖本次集采的規模占比圖和金額占比圖來看,高頻UPS取代工頻UPS成為行業主流已是一個不爭的事實,充分體現通信行業客戶對高頻UPS的高認可度。此外,作為目前UPS市場占有率最高的三大供應商,艾默生、伊頓、施耐德近幾年均未再推出新的工頻UPS產品,且在此次集采中均未在工頻UPS標段獲得份額,這些也在側面印證了UPS高頻化這一趨勢。
  
  高頻化除了帶來經濟、環保、體積小、重量輕等優勢外,在可靠性方面高頻UPS相比工頻UPS也并無劣勢。高頻UPS和工頻UPS的主要差異體現在整流器和變壓器上。高頻UPS整流器采用IGBT器件,而工頻UPS主要采用SCR器件,IGBT與SCR目前均為成熟器件,只要應用得當,可靠性并不會有差異。事實上,工頻UPS的逆變部分也是使用IGBT,并沒有因此而降低工頻UPS的可靠性。從拓撲上講,高頻UPS目前一般采用高頻IGBT整流+三電平逆變,工頻UPS用的是相控SCR整流+全橋逆變。這些拓撲均為電力電子技術上非常成熟的拓撲,在原理上不存在誰更可靠的問題,可靠度完全取決于設計者的水平。
  
  另一方面,工頻UPS變壓器的設計反而增大了并機環流的風險。工頻UPS的并聯實際上相當于變壓器的直接并聯,整條回路上沒有器件的限制,變壓器上輸出電壓的偏差很容易產生環流。而高頻UPS的環流路徑上具備多個二極管,小于2V的電壓差根本形不成環流。
  
  綠色化
  
  綠色是指資源友好,環境友好。從本次移動企標來看,模塊化UPS滿載時輸入功率因數要達到0.99,50%負載率下效率要達到94%;高頻UPS滿載時輸入功率因數要達到0.98,50%負載率下效率要達到92%。一方面說明移動要求UPS具有高輸入功率因數,對外*小,實現環境友好。另一方面要求UPS系統半載效率高,實現資源友好。
  
  為什么移動要特別關注UPS在半載時的效率?這是因為UPS一般很難運行在高負載率下,兩方面的因素會導致UPS實際運行負載率的降低:一是進行UPS系統配置時,最高負載率一般低于UPS系統容量的80%;其次,為了保障供電可靠性,UPS系統又常常采用冗余配置,進而使負載率大幅降低,如最常見的1+1并機UPS系統的負載率不會超過40%。二是在初期規劃UPS系統時一般會考慮未來若干年的業務增長帶來的負載需求增加,這就導致在運營初期實際負載容量要遠小于UPS系統額定容量。因此在低負載率下的高效率對用戶而言意義尤為重大,一個全負載率下均保持高效的UPS才是UPS綠色化的發展方向。可以預見,隨著技術發展,未來UPS在效率、諧波、功率因數等參數上的表現會進一步提升,綠色UPS將成為UPS行業未來發展的必然要求。
  
  模塊化
  
  本次移動集采相對往年最大的變化就是新增了模塊化UPS這一標段,這意味著模塊化UPS這一機型已正式被中國移動所認可。而且從數量上來看,模塊化UPS標段的需求共計159臺,作為新增的標段數量已經達到高頻UPS數量的25%,一定程度上反應了國內通信行業對模塊化UPS的旺盛需求。另外,作為引領諸多行業發展趨勢的風向標,國內的ICT行業巨頭華為贏得此標段最大份額也從側面印證了UPS模塊化這一發展趨勢。
  
  眾所周知,可靠是用戶對供配電系統的第一訴求,而模塊化UPS之所以能獲得認可,正是由于其在此方面具備不可替代的優勢,主要體現在高冗余度及易于修復兩方面:首先,相比塔式機的N+1并機系統,模塊化UPS可以輕松的做到N+X模塊化冗余,而且在常見工況下,UPS負載率處在20%~50%之間,這意味著模塊化UPS即使損壞一半數目的模塊仍可以正常工作。其次,模塊化UPS具備熱插拔功能,通過更換故障模塊即可快速、準確地完成修復,整個過程中系統無需轉維修旁路,最大程度保障供電可靠性。而塔式UPS需要故障定位、修復故障電路或單板,修復時需要轉維修旁路或者斷電,修復時間長且存在易于二次故障的風險。
  
  結束語
  
  綜合以上集采信息及業界情況,從性能需求及產品發展趨勢來講,高頻化、綠色化、模塊化無疑將成為未來幾年UPS行業的主要發展變革方向。各廠商需認清市場的發展,集中打造高可用性的UPS來滿足市場的需求,應當主動放棄落后技術,推動行業技術進步,為用戶提供安全可靠、易用智能、綠色環保的UPS,探索一條區別于傳統UPS的智能化發展的新思路。