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长期以来，无论是国内还是国外，也不论是通信系统还是UPS蓄电池系统，人们都习惯于用两组电池并联起来与一台UPS或一台通信设备配套使用。不知道是因为习惯势力还是因为别的什么原因，这种并联使用的方式竟成了设计者们和使用者们的一条必须遵循的原则，但笔者认为，则大可不必，只要用户能按照电池生产厂家的使用说明书对电池维护保养好，只用一组圣阳电池也就足够了，不但足够，而且这一组电池的使用效果(如：电池的稳定性、可靠性、均衡性、尤其是电池的使用寿命等)会比用两组电池并联使用时的情况好得多。特别是对于阀控式密封铅酸蓄电池来讲尤其是这样。那么，笔者为什么积极的主张(甚至是不赞成)不宜将电池组并联使用，并联使用哪些利弊呢?首先我们来回顾一下并联电路的特点。在并联电路中，总电压等于各分路电压。也就是说，加在并联的两组电池中的每一组电池上的充电电压与总充电电压相等，即U总=U1=U2。又根据I=U/R的公式，经过计算可以得知，I1≠I2(因为两组电池的内阻肯定是不会一样的，即R1≠R2，在U1=U2情况下，肯定得出I1≠I2的结果)。这就是说，在同样大小的充电电压情况下，两组并联使用的电池组，其每一组所得到的充电电流是不一样的，内阻大的其充电电流小，内阻小的其充电电流大。这样，就有可能造成充电电流小的那组电池经常处于充电不足的状态，久而久之，这组电池可能因长期亏电而硫酸盐化更加加大其内阻，其内阻越大，充电电流更小，由于造成了这样一个恶性循环而导致这组电池的使用寿命大大缩短。而只用一组电池就不存在这种情况。就此一点，就足以说明电池组单组使用的效果远远好于并联使用了。因此，笔者建议用户在能够用一组电池就可以满足设备的需要情况下，不要用两组电池并联使用，否则既会缩短电池的使用寿命，增加使用成本，又会降低电池的综合性能，不应该做这种劳民伤财的事情。如果因为设备的功率大，用两组电池并联仍不能满足设备功率需要的情况下，而采用2组以上，如3组、4组，甚至更多组的电池并联使用，那就更无必要了，两组电池并联使用已经带来了诸多的不利，更多组电池的并联使用就更复杂，更不利了。在这种情况下，一定要选用能够满足设备功率需要的大容量型号的电池就可以了，若12V系列电池中没有大容量规格的，可以选用2V系列电池，2V系列电池中，各种大容量的都有，可以说你需要多大的就可以做成多大的，据笔者所知，目前国内已有的2V系列电池的可以达到6000Ah，我公司的可以提供到300Ah。 当然，设计者和使用者从提高备用电源供电的可靠性这一点来考虑也是可以理解的，怕万一交流电停电时，两组电池中有一组不能供电时还可以有另外一组电池来保证，即使是干一点劳民伤财的事也值。假若是从这一角度出发而考虑采用电池组并联使用，笔者也只赞成多用两组电池并联，若2组以上并联那是有害无益之举。假若非采用2组电池并联不可的情况下，请大家也应同时遵循以下原则：一是并联使用的电池必须是同一个厂家生产的，且是同型号、同规格的电池；二是并联使用的电池必须是新旧状态一致的；三是同一批号同时出厂的；四是同时安装同时使用。由于可用性是平均修复时间(MTTR)以及平均故障间隔时间(MTBF)的函数，因此，平均修复时间愈短，系统的可用性等级也会随之提高。模块化设计是达到快速维护与恢复运作的主要方法，而模块化也是标准化的基础。标准化设计能够提供的效益包括：有助于大幅提高人员学习能力、预测问题并提高人机效率。在系统可用性方面，「模块化系统」具备可替换性以及备份(容错)设计，因此可提供等级的可用性。由于UPS(不间断电源系统)是数据中心可能的单点故障来源，因此必须考虑如何将模块化概念套用至UPS设计中。以DeltaModulonDPH系列为例，此系列产品采用支持热插入模块的全面模块化设计，可迅速更换并扩充，确保电源供应不受任何因素影响而中断。热插入模块则可将MTTR降低至近乎为零，避免停机时间风险。除了数据中心可用性之外，模块化设计也能够解决为了因应企业迅速成长所需具备的高系统可扩充能力。透过采用模块化系统，如圣阳电源模块化UPS、PDC、PDU以及机架和缆线管理，数据中心不需要在初期扩大电源容量，即可随着业务扩张模式顺利完成升级。建立模块化结构之后，便可将现有的数据中心由TIA-942可靠度等级的第1级或第2级(Tier1or2)轻松升级至第4级。若UPS电源蓄电池采用模块化结构设计，其可扩充结构使成本支出达到优化运用，满足电源需求，同时提供可因应业务成长的持续运作服务，不需扩张电源容量。而其电源模块的即插即用设计，能够让您在正确的时间点，以合理的投资支持电源容量的垂直与水平扩充。例如，若为单机架机箱的DeltaModulonDPH，系统可从25kW垂直扩充至200kW，并达到同一机架的N+1或N+X冗余备份能力。随着业务需求增加，ModulonDPH多可平行扩充至四个装置，不需额外藉助其他硬设备。ModulonDPH能够提供您所需的效益，省去昂贵的初期投资成本或牺牲电源容量的必要，进而节省资本，避免投资过度。(1)电池容量布兰德蓄电池的极板在制造过程中，对生极板进行充电化成，便正极板上的铅变成二氧化铅，负极板上的铅变为海绵状铅，但是制造厂商对极板进行化成的时间有限，不可能将所有的物质均转化成活性物质，为此，国家标准规定新电池达到90%容量为合格，只有在随后的日常使用中，容量逐渐达到正常值，安装两年后要求达到100%。电池组的额定容量是在规定的放电率下得出的，放电率(1/H)=放电电流(A)/电池额定容量(Ah)例如，UPS电源中所用的小型蓄电池的典型规格之一是l2V、6Ah/2Ohv，此规格定义为输出直流电压l2V，标称容量为6Ah，放电率条件为20hr。具体含意是:把输出直流电压l2V的电池组置于以20H恒放电率条件下进行放电，一直放到其输出电压由l2V降到l0.5V时，所测到的总安时数应为6Ah。我国、日本、德国工业用电池采用10小时率(表示为C10)，美国工业用电池标准为8小时率(表示为C8，)。在实际使用时，其放电率并不等于标准容量规定的放电率，当实际放电率大于标称容量规定的放电率时，其实际输出的容量要小于标称容量。我国电力、邮电标准规定，10小时率电池，当采用1小时率放电时，其容量为标称容量的55%，即0.55C10。日本工业标准规定2V/10小时率电池，1小时率时容量为0.65C10，6V、12V，10小时率电池，1小时率容量为0.6C10。20小时率电池，10小时率容量为0.93C20，1小时率容量为0.56C20。UPS电源蓄电池的寿命有两种表达方法:一种为深循环使用的电池，另一种为浮充使用的"备用电源"电池。深循环使用的电池以深循环次数来表示其使用寿命，以0.8C10深度充放电循环使用的电池，其寿命达到1200次以上，而浮充使用的电池，年限可达到10~20年。蓄电池只有80%容量时认为寿命终止。实际使用寿命与设计使用寿命有很大差别，这主要取决于电池中水的损失情况。在设计条件下使用可达到设计寿命，而当外部条件如温度、充电电压、放电深度等变化超出设计要求时，实际使用寿命会大大低于设计寿命，实际使用容量也会低于设计容量。(2)放电率对电池实际可输出容量的影响电池容量C(Ah)等于放电电流(A)与电池电压达到下限值的放电时间(h)的乘积，而放电率(1/h)是实际放电电流(A)与电池标称容量(Ah)的比值。在UPS的实际运行中，市电掉电后，要求电池逆变承担全部的负载功率，放电率视后备时间的不同而有很大差别，例如标机在1Omin左右，维持时间很短，放电率很大，长延时机可达4h或8h，放电率很小。所以蓄电池的实际放电率并非蓄电池规格定义中的放电率，图5-1所示的放电曲线反映了不同的放电率对电池容量的影响。由图5-1中曲线可知，屯池的实际放电电流越小，电池的电压能维持的稳定时间越长，反之亦然。例如，对1OOHR电池组而言，当放电电流为5A时，放电率为0.O5C，其输出电压维持在12V以上的时间长达10h以上，当电池电压下降到临界电压10.5V时，放电时间可达2Oh，电池释放的容量基本上是它的标称容量。若将放电电流增大至1OOA，放电率为1C，则输出电压维持在l2V以上的时间不到1Omin。当电池电压下降到临界电压时，可维持放电时间超过3Omin，实际放出的容量为58.3.M左右，远低于标称容量1OOAh。电池组允许的放电临界电压值和实际可供利用的容量(AM都弓电池的放电电流大小有密切的关系。蓄电池所允许放电时间为电池在实际放电电流下进行放电时，电池电压从额定值下降到它所允许的临界电压时所用的时间。蓄电池可供使用的效率为它在实际放电电流下所能释放出的实际容量与它的额定容量的比值。要注意在不同的放电率情况下，电池端电压下降的临界值也在变化，放电率低时，例如0.01C时，实际释放的容量接近标称容量，所允许的电池端电压下降也高(10.5V)，放电率大时例如1C，实际释放的容量小，但允许的电池端电压也可以低些(8V)。供电系统的正常运行是通信畅通的基础和保证，运行和技术维护工作的目标是：保障供电系统安全、可靠、稳定地运行和优质供电；自动投撤，闭环控制准确、到位，接受指令和回报信息实时正确；保证设备使用寿命，降低综合运行成本。 在直流不间断供电系统中，整流器是心脏，备用发电机组是提高交流供电可用度的关键，而蓄则是不间断供电的基础。对蓄电池运行和维护的基本要求是：要使蓄电池经常处于充分充满的状态，而又不产生过充电，在单独向主机供电时，应放出额定容量的80%以上。 我们这里所说的UPS电源蓄电池包括基础电源（24V、48V）电池、电池、发电机组启动电池等。 阀控式密封蓄电池因为有突出的特点已被广泛应用，但在制造和运行中也还存在着一些值得注意的问题，应时刻牢记它决不是免维护电池。为此，在1994年2月22日，原邮电部电信总局（1994）108号文下发各省，指出目前装有安全阀的阴极吸收式密封铅酸蓄电池，不是免维护蓄电池（称为阀控式密封蓄电池），不要被免维护所误导。1 为什么说UPS电源蓄电池是通信电源技术维护工作中的重中之重 从蓄电池的工作地位、不完善性、电源的故障统计等诸多方面分析看，蓄电池的技术维护工作都应是重中之重。 （1）主机设备若是出现故障可以进行信道转换、波道转换、系统转换等来保证通信畅通，除非是CPU部分的故障，否则一般不会造成整个系统的瘫痪。而通信主机设备要求直流不间断供电，若在蓄电池单独向主机供电时，一旦发生故障，蓄电池提前到达放电终止电压，中断供电，将会造成所有使用该电池组供电的设备全部停止工作，从而出现大面积的通信瘫痪；若交流中断时，UPS电池失效，将会造成所有使用该设备供电的计费系统、计算机系统等停止工作，发电机组启动时，电池失效，机组将无法启动。总之，通信系统的特点决定了蓄电池的维护是技术维护工作中的重中之重。 （2）阀控式密封UPS电源电池尽管有突出的特点，如：在正常情况下无酸雾逸出、可以和主机同屋布放、适合分散供电、车载电源等，但在生产制造、运行维护等方面尚有一些不尽人意的地方。阀控式密封蓄电池有两种：一种是采用超细玻璃纤维隔膜的阀控式密封蓄电池（AGM）；一种是采用胶体电解液的阀控式密封蓄电池。它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的。所以，在AGM电池的隔膜中必须有10%左右的隔膜空隙，对胶体密封蓄电池而言，灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，硅溶胶的黏度应控制在10左右，使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间。空隙或裂缝是给正极板析出的氧气提供到达负极的通道。在AGM电池生产中灌注电解液过多则不利于氧气在阴极的再化合，灌住电解液过少将会造成蓄电池内阻增大；而在胶体电池生产中，若硅溶胶的黏度过高即加入硅溶液量过大，将会造成凝胶出现裂缝过大，增大电池内阻，反之，则不利于氧气在阴极的再化合。因此，阀控式密封蓄电池对生产工艺要求十分严格。阀控式密封蓄电池在使用过程中由于重力作用和无法添加蒸馏水，因而电解液均匀性较差，失水是提前失效的重要因素。所以UPS电源蓄电池对工作环境、温度、浮充电压、充电电压有严格的要求。 （3）据统计，供电系统的故障有50%以上是因蓄电池组故障或因蓄电池维护不当造成的。数据中心是信息社会的关键基础设施，是ICT技术的核心载体。ICT技术发展带来的个人信息消费的增加与企业及各种机构的信息化建设与改造催生了巨量的数据中心建设需求。据ICTresearch预测，2012年至2020年间，中国数据中心的数量将从4万个增至8万个，从1000万平方米增长至3000万平方米。数据中心的大规模建设进一步加大了市场对于UPS的需求。数据中心的大规模建设进一步加大了市场对于UPS的需求。然而，现在的UPS真的能适应数据中心的发展，尤其是未来云数据中心的发展吗?未来的数据中心需要什么样的UPS呢?笔者认为，在保证可靠供电的前提下，未来的数据中心的UPS供电系统至少具备以下几个方面的特点。1.“快”：快速部署、快速扩容目前在数据中心的建设方式上，模块化的理念已逐渐被大家所接受。无论是模块化数据中心还是集装箱数据中心，都是这一理念的具体实现，模块化UPS同样符合这一理念。如果仅从整体部署速度来看，模块化UPS和塔式UPS差别并不大，但如果从后期扩容方面看模块化的优势就非常明显。按需扩容的功率模块，在线热插拔的扩容，更符合业务快速发展的需要。尤其是对于平均寿命只有3到5年的互联网企业，谁能早完成部署，早实现扩容，就能早一步赢得客户，早一步占据市场。相比传统塔式UPS一到两周的安装时间，模块化UPS只需十几分钟即可完成扩容。2.“易”：易用性、高可用性相比传统数据中心为保证可靠性而设计的复杂的Tier4架构、2N系统，ECO模式、市电直供+UPS备份等等“不可思议”的方案正在被互联网巨头们采用。正是虚拟化的技术实现，使得互联网企业从追求单纯的供电可靠性变成了更看重以快速维护代表的可用性。因此UPS也要向IT设备一样易维护。这对UPS有两点要求：1、发生故障不能影响业务运行，即不影响正常电力供应;2、发生故障后要方便维护，运维人员可自行维护而无需联系厂家，自行拿备件替换。显然，模块化UPS符合这一要求。无论是交流模块化UPS还是直流模块化UPS(高压直流)都体现出了更高的可用性和易维护性。3.“省”：节省空间和运行费用省空间：目前的中小型数据中心大多建设在寸土寸金的楼宇之间，高密度一直是IT设备的普遍追求，如刀片式服务器。更高功率密度，体积更加小巧的UPS能够为用户节省更多空间，对提供出租服务的企业来说，则意味着可以部署更多的机架用于租赁;另一方面，基础设施架构融合，已成为数据中心发展的趋势之一，而更高功率密度的UPS将更方便地与服务、存储等IT设备实现一体化部署，目前各主流厂家均已推出了这种一体化产品，如华为mircoDC，APCinfraStruXure等。省电费：高昂的电费开支，也使得用户更青睐高效率的UPS，因为高效率UPS除本身损耗更低之外，还能降冷方面的能耗开支。有一点需要指出的是，虽然大多数厂家都宣称可提供高效UPS，但负载率的影响仍然要考虑。对大部分数据中心而言，UPS的实际负载率不会超过30%(新建数据中心甚至只有10%)，而随着虚拟化技术的实现，CPU利用率上升之后，UPS的实际负载率一般也不会超过40%(以1+1系统为例)。因此只有在低负载率(20%~40%)也能做到94%以上高效的UPS才符合数据中心的实际需求。
