美国Shimastu蓄电池NPC17-12 系列说明及简介

模块化整合方案

1   目前交流UPS供电方案

(1)目前交流UPS供电方案

服务器设备一般采用交流电源输入,电压为220V、50Hz的单相交流电源,IDC机房一般采用交流UPS供电方案。UPS供电系统由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。在市电正常时,市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器,给蓄电池浮充电,逆变器将直流电变换为50Hz的交流电供给负载。在停电时,蓄电池放出电能,通过逆变器变换为交流电,供给负载。UPS供电系统的基本结构如图2所示。

图2  目前交流UPS供电方案

为了提高设备供电的可靠性,通常采取多台UPS冗余并机的方式,即“N+1”系统。对于一些重要的双电源负载,采用两套(N+1)UPS系统并联组成双系统双总线冗余供电方案,这种供电方案的安全性和可靠性相当高。

(2)交流UPS供电系统的缺点

①负载率低,设备利用率不高

为了提高可靠性,多机并联,使设备的实际使用率低下。例如“1+1”冗余的UPS大负载率也是50%,低负载率也带来了低效率问题。

系统存在单点故障瓶颈

从图2可直观的看出,电池、逆变器、负载为串联关系,任意一点的单点故障都会带来系统断电的风险。

③设备维护时间长

由于不是模块化组装,维护还处于电路板、元器件的水平,造成维护时间长。

美国Shimastu蓄电池NPC17-12 系列说明及简介

美国SHIMASTU是设计和生产电池、电池管理系统和高能耗设备的业内供应商，在近一个世纪的公司历史中，产品涉及航空、船舶、工业、医学和商业领域。公司是业内在电池电化学方面有经验且能力范围广泛的。公司已通过AS9100-B&ISO9001-2000认证。

SHIMASTU的铅酸制造线包括各种类型的工业电池。从60年代后期已经产生吸收玻璃垫（AGM）电池，2000年后美国SHIMASTU电池公司与法国部门合作，扩大了产品线，其中包括深循环电池。每个电池的设计提供了独特的特点，以适应用户的苛刻的需求。

随着用户使用范围广泛的增进，我们提供的尺寸和容量也不断更新。如今，美国SHIMASTU电池可在全球各地各个行业被发现。例如：我们的AGM电池是有效地在严酷应用，如应急照明和电信备份使用中，而我们的深循环电池是适合的循环应用的，如轮椅和太阳能发电。我们的铅酸电池也存在于军事应用，高可靠性的数据存储备份系统，以及电动栅栏充电器。

技术特色 (TECHNICAL FEATURES)

● 密闭结构 (Sealed Construction)

● 电解液悬浮系统 (Electrolyte Suspension System)

● 气体再组合 (Gas Recombination)

● 使用免保养 (Maintenance-Free Operation)

● 任何方向可使用 (Operation In Any Position)

● 低压力排气系统 (Low Pressure Venting System)

● 高负荷格子体 (Heavy Duty Grids)

● 低自行放电－长保存寿命 (Low Self Discharge-Long shelf Life)

● 宽广的温度使用范围 (Broad Operating Temperature Range)

● 高回复容量 (High Recovery Capabillity)

应用 (APPLICATIONS)

SHIMASTU电池是被设计应用在浮动充电及循环充电使用，高重量能量密度结合了大小和形状的宽广选择，让电池在众多应用下有合理的选择，部分共同应用项目包括但不于常备或主要电源如下:

● 警报系统 (Alarm Systems)

● 有线电视 (Cable Television)

● 通信设备 (Communications Equipment)

● 控制设备 (Control Equipment)

● 计算机 (Computer)

● 电子收款机 (Electronic Cash Registers)

● 电子测试设备 (Electronic Test Equipment)

● 电动轮椅 (Electronic Powered Wheelchairs)

● 紧急照明系统 (Emergency Lighting Systems)

● 防火或保全系统 (Fire & Security Systems)

● 地理设备 (Geophysical Equipment)

● 海洋设备 (Marine Equipment)

● 医学设备 (Medical Equipment)

● 办公室微处理机 (Micro Processor Based Office Machines)

● 可携式电影和电视灯光 (Portable Cine & Video Lights)

● 电动工具 (Power Tools)

● 太阳能系统 (Solar Powered Systems)

● 电信系统 (Telecommunications Systems)

● 电视和录像机 (Television & Video Recorders)

● 玩具 (Toys)

● 不断电系统 (Uninterruptible Power Supplies)

● 自动贩卖机 (Vending Machines)

Shimastu is a leading supplier in the design and production ofbatteries, battery management systems and high-energy equipment inthe United States. In the past century, its products have coveredthe fields of aviation, shipping, industry, medicine and commerce.The company is a leading enterprise with experience in batteryelectrochemistry and a wide range of capabilities. The company haspassed as9100-b & ISO 9001-2000 certification.

Shimastu's lead-acid production line includes various types ofindustrial batteries. Since the late 1960s, absorption glass mat(AGM) batteries have been produced. After 2000, the U.S. simastubattery company cooperated with the French military industrydepartment to expand its product line, including deep cyclebatteries. Each battery design provides unique features to meet thedemanding needs of users.

With the wide use of users, the size and capacity we provide areconstantly updated. Today, the U.S. Shima stu battery can be foundin various industries around the world. For example, our AGMbatteries are effectively used in severe applications, such asemergency lighting and Telecommunications backup, while our deepcycle batteries are suitable for recycling applications, such aswheelchairs and solar power generation. Our lead-acid batteriesalso exist in military applications, high reliability data storagebackup systems, and electric fence chargers.

Technical features

● sealed construction

● electrolyte suspension system

● gas recombination

● maintenance free operation

● operation in any position

● low pressure venting system

● heavy duty grids

Low self discharge long shelf life

● wide operating temperature range

● high recovery capacity

Applications

Shimastu battery is designed and applied in floating chargingand recycling charging. High weight energy density combines wideselection of size and shape, so that the battery has a reasonablechoice in many applications. Some common application projectsinclude but are not limited to standing or main power supply asfollows:

● alarm systems

● cable television

● communications equipment

● ontrol equipment

● computer

● electronic cash registers

● electronic test equipment

● electronic powered wheelchairs

● Emergency Lighting Systems

● fire & Security Systems

● geographic equipment

● marine equipment

● medical equipment

● micro processor based office machines

● portable cine & Video lights

● power tools

● solar powered systems

● telecommunications systems

● Television & video recorders

● toys

● uninterruptible power supplies

● vending machines

冗余少、运行效率较低。“1+1”或“2+1”的并联结构意味者该方案的容错率或冗余效果较低。由于并联数量少,以“1+1”方式为例,每个单机的输出功率不能超过其额定功率的50%,如果再考虑冗余和维护时的因素,实际只能运行在其额定功率的30%～40%,而传统机型的运行效率只能达到额定功率的50%～80%的较高负载率才为佳。“1+1”并联冗余UPS供电系统如图1所示。

当今科学技术发展日新月异,信息技术已成为企业主要核心竞争力之一,是保障业务持续稳定发展的重要手段,数据中心则是信息技术提供运行的关键基础设施平台。以电信和金融等行业为首的数据中心,经过近几年大规模的建设和运营,在基础配套设施上陆续暴露出一些弊端:占地面积大、能源消耗高、维护管理难、成本居高不下等,如何建设新一代数据中心,立足现有资源及长远规划未来的理念已成为业内关注的重点。为此,业界提出了数据机房模块化的规划,很好地解决了上述传统机房的弊端。

相对数据中心的模块化发展,供电保障基本上没有发生质的变化,还是沿用常规交流UPS供电模式。这种UPS供电模式的可靠性、安全性及高耗能等方面显现出来的问题越来越多。成为模块数据机房发展中的一个瓶颈,为了解决这一难题,本文提出一种新的解决方案:模块化数据中心+高压直流供电,使数据中心建设大限度地规避传统机房的弊端。

模块化机房是把IT机柜、空调、配电柜、布线柜整合在一起(并柜),在顶部加天窗,两侧加装封闭通道门,形成密闭通道,解决高密度的散热问题,实现智能管理、高密部署、绿色节能、柔性扩展的整合方案,

　　3.2 “1+1”并机冗余双总线供电方案

　　为解决传统UPS“1+1”或“2+1”并联存在的问题,部分系统采用了双总线供电方案,它采用两条供电母线为负载供电,可以有效地解决UPS并联环流的问题,解决单点故障的瓶颈,实现在线升级、在线维护,并具有很好的容错性能,提高供电系统的可靠性。但“1+1”并机冗余双总线供电的设备须用较多的辅助设备:使用4套输入、输出供电回路,配电系统比较复杂,消耗资源较多,需占用专用场地较大,UPS的运行效率较低。“1+1”并联冗余双总线供电系统如图2所示。

　　3.3 模块化UPS供电方案

　　模块化UPS系统本身具有并联冗余、在线扩容的特性,通过模块化UPS的组合应用可以实现高保障等级的不间断供电系统:对核心、关键性的信息网络机房可构成模块化UPS双总线供电方案。每路各由一台模块化UPS供电,既能确保重要设备切换装置电源的无扰动切换,又能确保对不具备两路供电的设备在一路UPS故障时另一路实现紧急恢复供电功能,保证重要设备的正常运行。可实现对UPS系统持续地并联扩容或冗余备份,满足了后期设备的随需扩展,并且实现了UPS输入的高效节能,其整机效率高、发热量小,运行损耗小,能大大提高电能利用率,实现节约用电。

　　4 模块化UPS发展的建议及其展望

　　模块化UPS产品的发展需要对模块化UPS产品制定统一的标准,以确保模块化UPS市场的稳定性、可靠性和拓展性。2010年模块化UPS通信行业技术标准制定工作将有阶段性进展,这对模块化UPS的发展将起到明显的推动作用。

　　由于模块化UPS研发成本较高,目前模块化UPS购置投入较大,这需要进行深入研究,以求降低成本,促进模块化UPS发展。

　　模块的N次冗余量也是系统配置需要考虑的重要方面,如果系统模块的冗余量大,显然对资源也是一种浪费,而冗余量小就要求系统稳定性、可靠性相对要很高,模块的超载以及均衡带载性能必须非常出色。在模块视在功率设置上,需要结合实际需求,发展和完善。

　　模块化UPS技术将传统系统级冗余改变为模块级冗余。在确保供电安全且系统容量较小情况下,应用模块化UPS可有效降低整个不间断供电系统的造价和运行成本,系统也能通过新增模块在线扩容,而其模块利用率较高也可以使能效提高,系统的可操作、可维护性也得到相应提高。

　　目前国内的模块化UPS厂商还为数不多,且技术水平良莠不齐,期望2010年国内模块化UPS厂商利用国内研发和生产优势,不断创新和发展,提升品牌优势,为模块化UPS的快速发展贡献力量!（