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提高UPS电源的可用性的几种方法
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太阳能发电技术与绿色照明
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置,在广大的无电力网地区,该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电,一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度,在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术,而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。
1 太阳能发电原理
太阳能发电系统主要包括:太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,负载为系统终端。
1.1 太阳能电源系统
太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元,因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。
(1) 电池单元:
由于技术和材料原因,单一电池的发电量是十分有限的,实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统,称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管,根据半导体材料的电子学特性,当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时,在一定的条件下,太阳能辐射被半导体材料吸收,在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场,因而能在光照下形成电流密度J,短路电流Isc,开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载,理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路,就有"光生电流"流过,太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。
理论研究表明,太阳能电池组件的峰值功率Pk,由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。
(2) 电能储存单元:
太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存,蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的,但其容量要受到末端需电量,日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。
1.2 控制器
控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近,以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式,使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障,如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm,又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器,将固定电池组件的效率提高了50%左右。
1.3 DC-AC逆变器
逆变器按激励方式,可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流
电逆变成交流电。通过全桥电路,一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等,得到与照
明负载频率f,额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。
2 太阳能发电系统的效率
在太阳能发电系统中,系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲,要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多,而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率,降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来,晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究,主要围绕着加大吸能面,如双面电池,减小反射;运用吸杂技术减小半导体材料的复合;电池超薄型化;改进理论,建立新模型;聚光电池等。几种太阳能电池的转换效率见表1。
表1 几种太阳能电池的转换效率
充分利用太阳能是绿色照明的重要内容之一。而真正意义上的绿色照明至少还包括:照明系统的高效率,高稳定性,高效节能的绿色光源等。
3.1 发电--建筑照明一体化
目前成功地把太阳能组件和建筑构件加以整合,如太阳能屋面(顶)、墙壁及门窗等,实现了"光伏--建筑照明一体化(BIPV)"。1997年6月,美国宣布了以总统命名的"太阳能百万屋顶计划",在2010年以前为100万座住宅实施太阳能发电系统。日本"新阳光计划"已在2000年以前将光伏建筑组件装机成本降到170~210日元/W,太阳能电池年产量达10MW,电池成本降到25~30日元/W。1999年5月14日,德国仅用一年两个月建成了全球首座零排放太阳能电池组件厂,完全用可再生能源提供电力,生产中不排放CO2。工厂的南墙面为约10m高的PV阵列玻璃幕墙,包括屋顶PV组件,整个工厂建筑装有575m2的太阳能电池组件,仅此可为该建筑提供三分之一以上的电能,其墙面和屋顶PV组件造型、色彩、建筑风格与建筑物的结合,与周围的自然环境的整合达到了十分完美的协调。该建筑另有约45kW容量,由以自然状态的菜子油作燃料的热电厂提供,经设计燃烧菜子油时产生的CO2与油菜生长所需的CO2基本平衡,是一座真正意义上的零排放工厂。BIPV还注重建筑装饰艺术方面的研究,在捷克由德国WIP公司和捷克合作,建成了世界第一面彩色PV幕墙。印度西孟加拉邦为一无电岛117家村民安装了12.5kW的BIPV。国内常州天合铝板幕墙制造有限公司研制成功一种"太阳房",把发电、节能、环保、增值融于一房,成功地把光电技术与建筑技术结合起来,称为太阳能建筑系统(SPBS),SPBS已于2000年9月20日通过专家论证。近日在上海浦东建成了国内首座太阳能--照明一体化的公厕,所有用电由屋顶太阳能电池提供。这将有力地推动太阳能建筑节能产业化与市场化的进程。
3.2 绿色照明光源研究
绿色照明系统优化设计,要求低能耗下获得高的光效输出,并延长灯的使用寿命。因此DC-AC逆变器设计,应获得合理的灯丝预热时间和激励灯管的电压和电流波形。目前处在研究开发中的太阳能照明光源激励方式有四种典型电路:①自激推挽振荡电路,通过灯丝串联启辉器预热启动。该光源系统的主要参数是:输入电压DC=12V,输出光效>495Lm/支,灯管额定效率9W,有效寿命3200h,连续开启次数>1000次。②自激推挽振荡(简单式)电路,该光源系统的主要参数是:输入电压DC=12V,灯管功率9W,输出光效315Lm/支,连续启动次数>1500次。③自激单管振荡电路,灯丝串联继电器预热启动方式。④自激单管振荡(简单式)电路等方式的高效节能绿色光源。
4 结束语
绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题,开发新能源,对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。太阳能发电作为一种取之不尽,用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。随着太阳能产业化进程和技术开发的深化,它的效率、性价比将得到提高,它在包括BIPV在内的各个领域都将得到广泛的应用,也将极大地推动中国"绿色照明工程"的快速发展。
两种不同的电源应该具备怎样的资质条件?
随着信息技术的高速发展,用户对UPS电源可用性的要求越来越高。所谓UPS的可用性,其物理概念是指在规定的使用期间内,UPS的正常运行时间与整个时间的比例。根据这个定义要提高UPS的可用性有两种方法:一是提高UPS的平均无故障时间MTBF,二是降低UPS的平均修复时间MTTR。提高UPS本身MTBF的传统做法是提高功率开关器件的规格和档次;改进控制技术,提高逻辑控制组件的规格和档次;使用更先进的主电路结构;提高智能管理和通信功能;严格生产工艺,加强质量管理(ISO9000)等。但当MTBF提高到一定程度后其效果就不明显了。但降低MTTR的办法,其效果是非常显著的,而降低UPS的MTTR的办法有以下几种:
1)普遍做法是加强对UPS,特别是内部关键部件的维护;充足的备件并保证其完好性;加强对维护人员操作技能的培训,特别是用户在采购UPS时就要求制造商对售后服务(包括备件提供、反应时间和修复速度)条件做出严服务格承诺。
2)用集成设计提高UPS的可用性,以适应由多种设备组成供电系统的需要。集成化UPS供电系统的基本思想和原则是,供电设备制造和供应的统一化和标准化;系统中供电设备和包括负载机架结构的一体化和连接的规范化;系统中各供电设备和环节(包括负载机架中的PDU)电源状态管理的集中化;系统中各供电设备和环节结构的模块化和连接的热插拔功能。
3)UPS的冗余并机配置,在UPS电源中,可以把控制电路集中起来作为一个独立的可插拔模块,也可以把功率变换部分集中在一个结构中,作为一个可以热插拔的模块。为了适应多台UPS并联供电,也可以把每台UPS看作一个模块,在冗余热备份配置的情况下,同样也可以做到故障后热插拔修复,或者使每台UPS都具备直接并机的功能。
4)UPS的模块化+冗余配置,把整个UPS按电路功能分成几部分,并在结构上设计成可以插拔的模块,例如功率模块(包括整流器和逆变器)、智能管理、通信功能模块和电池模块。

EPS应急电源、双转换与互动式UPS电源都是属于不间断电源,都能够在停电的时候不间断的提供电源。它们在一些方面有很多的共同点,所以在使用的时候,有时候是可以相互替换的,但是它们之间也存在着很大的区别,所以在购买的时候要考虑的因素和它们本身具备的条件也是不同的。想要了解的更清楚,那就看下面这篇文章吧。
EPS应急电源安全运行时要主要的几个问题
(1) 场地的维护。检查室内是否通风透气、室温多高?EPS所配的不间断电源环境温度消防行业要求不高于30℃,温度不间断电源使用寿命影响较大,25℃以上每升高10℃不间断电源使用寿命减半,有条件的单位应装上空调。
EPS应急电源必须远离火源及易燃易爆品,平常一般的杂物不要堆放于EPS放置的室内,既不利于防火安全也容易引来鼠类藏匿进而发生啃咬电缆线引发事故。春夏季节潮湿的空气易使EPS内部控制电路板上结露,从而使EPS应急电源出现控制故障,因此春夏季节应让室内尽量防潮。室内灰尘不能太多太脏,灰尘一般带正电荷,如果EPS控制板上积压的太多就可能造成控制板故障。EPS的放置点不能靠窗户太近,以防水浸、雨淋、日晒。
(2) 市电输入端的维护。经常检测市电电压是否正常,零、火线是否错位,尤其是EPS前端是具有双路市电或带有备用发电机组的电网更要经常检查第一路主电与第二路备用电供电的零、火线是否一致,如发现错位必须立刻纠正,否则易引起EPS故障。EPS前端装有防雷器的用户应定期检查防雷器及接地线是否正常。鼠类较多的场地一般应于输入输出电缆线外加装防护套管。
( 3) EPS应急电源输出回路的线路维护。根据EPS各输出断路器的现状判断输出回路是否短路,使用钳流表等检测各回路是否超载,用手触电缆的方式感知电缆的温度是否异常从而判断线径是否合适或太小。
(4) EPS应急电源经常出现的问题。
EPS应急电源在采购过程中要求具备的资质条件
1、 EPS应急电源的生产厂家必须有相关产品(1.5KW,2KW,3KW,4,KW7KW,8KW,10KW等)的消防应急灯具专用应急电源型式认可证书、检验报告。
2、EPS应急电源的生产厂家必须通过国标GB16806-2006消防产品3C认证。
3、EPS应急电源的生产厂家必须通过ISO9000质量认证,ISO14000环境认证,ISO18000职业健康安全认证。
4、必须以制造厂名称投标,不接受代理公司。注册资金500万(含500万)以上。
5、制造商须有6年以上EPS制作经验,以首次型式认可证书发证之日起计算。
6、EPS制造商应有专门的售后服务技术人员,及售后服务保障体系。
