UPS蓄電池的種類
蓄電池是UPS系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個UPS系統(tǒng)的可靠程度，然而蓄電池卻又是整個UPS系統(tǒng)中平均無故障時間（MTBF）最短的一種器件。如果用戶能夠正確使用和維護(hù)，就能夠延長其使用壽命，反之其使用壽命會大大縮短。
蓄電池的種類一般可分為閥控式密封鉛酸蓄電池、膠體電池等。UPS要求所選用的蓄電池必須具有在短時間內(nèi)輸出大電流的特性。目前，在線運(yùn)行的蓄電池基本上是這兩種，不屬于鉛酸蓄電池。
閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)
因其體積較小、密封性能好、絕少維護(hù)而被廣泛應(yīng)用于各類UPS電源中。VRLA防止電池內(nèi)部電解液流動有兩種技術(shù)方法:一種是將硫酸電解液與SiO2，膠體混合后充滿電池內(nèi)部，制成膠體電池(簡稱GEL)。這類產(chǎn)品產(chǎn)量較低，約占VRLA電池總量的15%。另一種是利用超細(xì)玻璃棉將電解液不飽和地吸附住，制成吸液式電池或貧液式電池(簡稱AGM)。由于后者具有較好的大電流放電性能，在UPS系統(tǒng)中較多采用，國內(nèi)廠家也大多生產(chǎn)AGM蓄電池。
膠體電池
膠體電池屬于鉛酸蓄電池的一種發(fā)展分類，最簡單的做法，是在硫酸中添加膠凝劑，使硫酸電液變?yōu)槟z態(tài)。電液呈膠態(tài)的電池通常稱之為膠體電池。廣義而言，膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態(tài)的水性膠體，從電化學(xué)分類結(jié)構(gòu)和特性看同屬膠體電池。又如在板柵中結(jié)附高分子材料，俗稱陶瓷板柵，亦可視作膠體電池的應(yīng)用特色。近期已有實(shí)驗(yàn)室在極板配方中添加一種靶向偶聯(lián)劑，大大提高了極板活性物質(zhì)的反應(yīng)利用率，據(jù)非公開資料表明可達(dá)到70wh/kg的重量比能量水平，這些都是現(xiàn)階段工業(yè)實(shí)踐及有待工業(yè)化的膠體電池的應(yīng)用范例。膠體電池與常規(guī)鉛酸電池的區(qū)別，從最初理解的電解質(zhì)膠凝，進(jìn)一步發(fā)展至電解質(zhì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的電化學(xué)特性研究，以及在板柵和活性物質(zhì)中的應(yīng)用推廣。其最重要的特點(diǎn)為：用較小的工業(yè)代價，沿已有150年歷史的鉛酸電池工業(yè)路子制造出更優(yōu)質(zhì)的電池，其放電曲線平直，拐點(diǎn)高，比能量特別是比功率要比常規(guī)鉛酸電池大20%以上，壽命一般也比常規(guī)鉛酸電池長一倍左右，高溫及低溫特性要好得多。

UPS蓄電池的選擇
(一)蓄電池容量(Ah)的選擇
蓄電池容量(Ah)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，每2V電池單體在給定時間至1.80V終止電壓時，可提供的恒定電流值(A)與持續(xù)放電時間(h)的乘積。給定持續(xù)放電時間為10h的容量稱為10h率容量，用符號C10來表示。蓄電池容量可用20、10、8、5、3、1、0.5h率等多種方法表示，一般采用C10作為蓄電池的額定容量來標(biāo)稱蓄電池。額定容量是蓄電池的主要參數(shù)，不少工程人員就認(rèn)為，兩種品牌相同額定容量的蓄電池可以在同一套UPS系統(tǒng)中替代使用。這種觀點(diǎn)是有問題的，因?yàn)閮煞N蓄電池具有相同額定容量，只表示它們的l0h放電性能一致，但在l0min和30min、lh和3h等時間內(nèi)可提供的恒功率值和恒電流值則可能差異較大，而UPS后備時間通常不到l0h，所以UPS配用蓄電池時，考察其在后備時間內(nèi)的放電性能就尤為重要。
在已知UPS主機(jī)一些基本參數(shù)和確定蓄電池品牌后，就可以根據(jù)這一蓄電池品牌樣本資料中提供的恒功率放電數(shù)據(jù)表域值流放電曲線，通過功率定型法或電流定型法來計算確定蓄電池的容量和型號。
1.功率定型法
這種方法比較簡便，根據(jù)蓄電池恒功率放電參數(shù)表可以快速準(zhǔn)確地選出蓄電池型號。首先計算在后備時間內(nèi)，每個2V的蓄電池至少應(yīng)向UPS提供的恒功率：P=Scosφ／(ηN?K)(1)
式中：S---UPS標(biāo)稱輸出功率
cosφ---UPS輸出功率因數(shù)；
η----逆變器效率；
N---在UPS中以12V電池計算時所需的串聯(lián)電池個數(shù)，由UPS正常工作電壓確定；K---系數(shù)，廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表，一般是以2V單元電池為計算基準(zhǔn)的，12V／節(jié)電池相當(dāng)于6個2V單元串聯(lián)，此時取K=6；如果電池廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表是以12V單元電池為計算基準(zhǔn)的，則K=1。
然后確定蓄電池的放電終止電壓UT:UT=Umin／(N*6)(2)
式中:Umin---UPS最低工作電壓
我們可以在廠家提供的UT下的恒功率放電參數(shù)表中，找出等于或稍大于P的功率值，這一功率值所對應(yīng)的型號即能滿足UPS系統(tǒng)的要求。如果表中所列的功率值均小于P，可通過多組電池并聯(lián)來達(dá)到功率要求，一般并聯(lián)不應(yīng)超過4組。
下面舉例說明：例如一臺80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min，已知UPS輸出功率因數(shù)cosφ為0.8，逆變器效率η為0.94，正常工作電壓為384V，最低工作電壓Umin為320V，則配套蓄電池組N應(yīng)為32節(jié)(384V／12V)12V／節(jié)電池串聯(lián)，根據(jù)式(1)得出P=354.6W，根據(jù)式(2)得出放電終止電壓UT=1.67V。如我們選用美國GNBSprinter系列電池，根據(jù)GNBSprinter樣本提供的在25℃時每單元恒功率放電數(shù)據(jù)表，查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值為373W，對應(yīng)的型號為S12V370，其額定容量為100Ah，也就是說，用32節(jié)GNBS12V370蓄電池串聯(lián)，可以滿足該UPS系統(tǒng)的要求。如果選用2V／節(jié)電池串聯(lián)，則在2V系列電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表中查出相應(yīng)型號，整組串聯(lián)電池數(shù)量為6N。
2.電流定型法
這是根據(jù)某一品牌蓄電池的恒流放電曲線來確定蓄電池容量和型號的方法。首先計算UPS系統(tǒng)要求的蓄電池最大放電電流：Imax=Scosφ／(ηUmin)（3）
式(3)中各符號的含義與功率定型法中所定義的相同。在計算出電池串聯(lián)數(shù)量N和放電終止電壓UT后，就可以根據(jù)UPS要求的后備時間從蓄電池恒流放電曲線中查出放電速率n，然后根據(jù)放電速率的定義：n=Imax／C10，得出配置蓄電池的額定容量C10并確定電池型號。
下面仍以80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min系統(tǒng)配套美國GNBSprinterl2V電池為例來說明。首先按式(3)計算蓄電池的最大放電電流，Imax=212．8A，由式(2)得出每2V單元的放電終止電壓UT=1.67V。在sprinter恒流放電曲線圖(圖1)中，根據(jù)后備時間15min(橫坐標(biāo))和放電終止電壓1.67V(縱坐標(biāo))，可得出放電速率n為2.13C(容量)。據(jù)此可得電池的額定容量為：C=Imax／n=99.9Ah(即C10)。100Ah所對應(yīng)的型號為S12V370，即用32節(jié)GNBS12V370。

(二)蓄電池壽命和使用環(huán)境
蓄電池的壽命有兩項(xiàng)衡量指標(biāo)，一是浮充壽命，即在標(biāo)準(zhǔn)溫度和連續(xù)浮充狀態(tài)下，蓄電池能放出的最大容量不小于額定容量的80%時所使用的年限；二是80%深度循環(huán)充放電次數(shù)，即滿容量電池放掉額定容量的80%后再充滿電，如此可循環(huán)使用的次數(shù)。通常，工程技術(shù)人員僅注重前者，而忽略了后者。80%深度循環(huán)充放電次數(shù)代表著蓄電池實(shí)際可以使用的次數(shù)，在經(jīng)常停電或市電質(zhì)量不高的情況下，當(dāng)蓄電池的實(shí)際使用次數(shù)已經(jīng)超過規(guī)定的循環(huán)充放電次數(shù)時，盡管實(shí)際使用時間還沒達(dá)到標(biāo)定的浮充壽命，但蓄電池其實(shí)已經(jīng)失效，如果不能及時發(fā)現(xiàn)則會帶來較大的事故隱患。所以，在選擇蓄電池時，我們對兩項(xiàng)壽命指標(biāo)都應(yīng)予以重視，在市電經(jīng)常中斷的條件下，后者就尤為重要。在選擇UPS配套蓄電池時，我們應(yīng)考慮足夠的浮充壽命裕量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，蓄電池的實(shí)際使用壽命往往只有標(biāo)定浮充壽命的50%～80%。這是因?yàn)樾铍姵貙?shí)際浮充壽命與定義標(biāo)準(zhǔn)溫度、實(shí)際環(huán)境溫度、電池充電電壓、使用維護(hù)等眾多因素有關(guān)。當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度比定義標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池會因?yàn)閮?nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度增加一倍而導(dǎo)致浮充壽命縮短一半，所以，UPS蓄電池機(jī)房應(yīng)配備空調(diào)設(shè)備。在定義溫度值方面，歐洲標(biāo)準(zhǔn)為20℃，中國、日本、美國等標(biāo)準(zhǔn)為25℃。20℃10年浮充壽命的蓄電池如換算到25℃標(biāo)準(zhǔn)，僅相當(dāng)于7～8年浮充壽命。
配套蓄電池的標(biāo)稱浮充壽命應(yīng)該是用我們希望的蓄電池實(shí)際使用壽命除以一個壽命系數(shù)后所得的數(shù)值。這一壽命系數(shù)通常憑經(jīng)驗(yàn)確定，蓄電池可靠性高的可取為0.8，可靠性低的可取為0.5。