UPS行業標準的主要起草人張廣明,最近三年一直忙于一件事,革掉傳統UPS(即交流UPS)的命。
像是與張廣明呼應,今年3月份上市的中恒電氣(002364)近日發布公告,將投資5565萬元超募資金用于高壓直流電源系統(HVDC)產業化項目。中恒電氣稱,HVDC在數據業務領域替代UPS是大勢所趨,2015年以后HVDC將會占領80%的UPS份額。
果真如此,將會對今年1月份上市的科華恒盛(002335)產生影響,科華恒盛是國產UPS中的佼佼者,其絕大部分收入來自UPS。而國內UPS廠商近2000家,這些企業的飯碗也會受到影響。
通訊行業首現革新苗頭
1939年出生的張廣明畢生都在和電源打交道,自1964年畢業于中國科學技術大學自動化系計算機專業后,即在中國科學院計算技術研究所電源研究室工作,是行業資深專家,目前為中國電源學會副理事長和專家委員會主席。
張廣明還擔任過多家國內外著名UPS廠商顧問,他現在仍在關注UPS行業新技術,但是他認為傳統UPS存在天然缺陷。在業內專家看來,張廣明是直流UPS的主要倡導者和推手。
張廣明認為,UPS產生的背景是由于電子元器件耐壓能力不夠,早期的計算機設備內置輸入電源必須經過變壓器,這就決定了計算機必須由交流電供電,而如今隨著半導體器件的耐壓和開關性能的提高,計算機內都采用了不帶工頻變壓器的開關電源。
這正是專家們推廣直流UPS新理念的重要前提。中恒電氣工作人員接受證券時報記者采訪時也表示,HVDC可以推出是由技術進步帶來的,以前終端設備都采用交流電運行,現在采用直流電亦可。
傳統UPS潰口自通信系統打開,自有原因。國內最早探索用直流UPS替代傳統UPS的就是中國電信江蘇分公司,通訊系統率先試用直流UPS的原因是,通訊設備是用直流48V供電,如果UPS是直流供電,可省去很多麻煩。中恒電氣所生產HVDC,2009年6月份在中國電信江蘇無錫公司開始試用,隨后相繼在江蘇省擴大試用范圍,目前已有50多個局站成功使用。
2010年3月工信部在杭州召開了全國電源會議,大力推廣使用HVDC。中恒電氣表示,據有關行業研究機構和專家預測,2010年HVDC在三大通信運營商將開始試用推廣,隨后會在其他行業的數據業務領域逐步推廣。
中銀國際分析師韓玲認為,HVDC在通信領域的市場潛力大,該電源可以完全取代傳統的交流供電UPS。目前通信領域UPS每年新增采購額60億左右,其中可被HVDC替代的約占70%,相同功率下HVDC的售價約為UPS的70%,目前市場上只有中恒電氣、艾默生和中興通訊(000063)進入,短期內這三家企業將瓜分這個市場。
HVDC競爭將在商業環節
目前正在運行的IT設備都使用交流電源運行,這是推廣直流UPS所遇第一個障礙。
山東大學教授、中國電源學會理事及交流電源專委會主任李建明認為,改變現狀并不難,可以在設備出廠前安裝上直流交流通用電源,為直流UPS提供運行環境。“技術上沒難度,成本也不高。”李建明同時還是山東山大華天科技股份有限公司總工,一直從事電力電子技術應用研究。
ICTresearch咨詢公司總經理呂天文認為,推廣直流UPS關鍵要看政策,在行政手段下直流UPS馬上就可推開。
李建明的一個擔憂,來自直流UPS所用斷路器。交流電容易滅弧,而直流電則不同,一個250伏的交流斷路器,只能斷開28伏的直流電,這就對斷路器要求非常高,目前要求使用直流斷路器的,80%由交流斷路器替代,因為直流斷路器貴且采購不便,需要到生產廠家定做。
“我們做過實驗,斷路器無法斷掉直流電,一旦起火將一直燃燒下去,直到備用電源儲能耗盡,滅火器根本不起作用。” 李建明認為,這將是直流UPS不得不重視的安全隱患。不過,對于這一點,張廣明告訴證券時報記者,這的確是一個值得重視的難題,但是已有解決技術。
另外一個難題則來自市場,呂天文表示:“企業沒有動力去推動直流UPS,同樣是10KVA的UPS,交流UPS可以賣10萬元,直流UPS只能賣6萬元。”
這也就容易理解,為何中恒電氣會積極推出直流UPS,該公司是UPS行業的陌生來客。同時也不難理解,科華恒盛為何并無進入直流UPS打算。科華恒盛董秘林曉浙表示,截至目前公司還沒有做直流UPS的打算,“我想兩種產品各有存在空間和價值,關鍵看市場如何,我們還會專心做傳統UPS。”科華恒盛深扎金融領域,在通訊領域優勢并不明顯,或是其不著急進入的原因之一。
呂天文認為,直流UPS技術簡單,一旦推廣,傳統UPS廠商將可很快進入,外資電源廠商如艾默生、中達電通等早已做好準備。中恒電氣工作人員表示,HVDC在技術上沒有壁壘,競爭將在商業環節展開。
直流UPS優勢明顯
林曉浙同時還表示,關于傳統UPS是否會被直流UPS取代,業內專家尚無一致看法。
李建明認為, 直流UPS還是一種處于試驗階段的正在探索的技術,技術上沒有創新,和電力操作電源原理相似。但他堅信這種技術路線將前途光明,“純粹從技術上看,傳統UPS的技術路線是不合理的。”
技術上,直流UPS有種種優勢。交流UPS是將交流電轉化為直流電,然后再轉化為交流電輸給終端設備。而直流UPS只需要將交流電轉化為直流電,直接供給終端設備。由于節省了逆變器這個UPS中成本最高,最復雜的部件,交流UPS購置成本和運營成本可降低20%-30%,總效率提高12-15%,可節電8%左右,而且更容易管理、維護。
張廣明認為,這還不是直流UPS最主要優點。“用UPS是為了防止停電,而現在UPS往往成為故障原因。”由于交流UPS結構復雜,元器件眾多,很容易出現單點故障、還會出現兩個諧波源,對電網和系統本身形成干擾,而直流UPS則可保證穩定性和可靠性,這對于電源要求高的數字機房和通訊系統尤為重要。
當前UPS供電系統可靠性不高是其自身無法改變的。張廣明認為,傳統UPS設計方案并沒有給備用電源發揮作用的充分條件,備用電源要通過UPS最不可靠的環節逆變器向負載供電,這就造成備用電源供電途徑的不可靠,為讓備用能源供電更可靠,UPS供電系統不斷復雜化,這是造成UPS結構臃腫、效率低下的根本原因。而在直流UPS中,備用電源可直接向負載供電,備用能源本身的可靠性比在傳統系統中提高30倍。
盡管中國電信江蘇公司探索使用直流UPS,但張廣明認為,其設定的母線直流電壓240伏并不科學,現在國際上通用的應為350-380伏。中國電信曾計劃將之作為行業標準,但標準委員會并未采納。
張廣明認為,變革過程由技術應用需要決定,直流UPS將在5-10年內替代傳統UPS。
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UPS(Uninterruptible Power Supply)中文意思為“不間斷電源”,能在交流輸入正常或者異常時,確保負載設備穩定、可靠、不間斷供電,達到穩壓、穩頻,抑制浪涌、尖峰等因素,保證供電電能質量。主要用于電子計算機中心、工業自動化控制中心等重要場所。
UPS供電系統將交流電轉化為直流電,然后再轉化為交流電輸入給用電設備,由AC/DC整流器、DC/AC逆變器、各級配電柜、各級濾波器、STS轉換開關(雙路供電系統用)、電池組、變壓器等設備和環節組成。
相對于近年來提出的直流UPS,傳統意義上的UPS也被稱為交流UPS。
直流UPS和交流UPS一樣用于確保在主電源中斷時連續供電,不過直流UPS是將交流電轉化為直流電,然后直接供應用電設備。相對于交流UPS,直流UPS由于減少了變換環節,其自身的效率和安全性提高,加上采取并聯運行,其整機系統的運行效率得以明顯提升。HVDC為高壓直流電源系統,屬直流UPS。