有問必答：工業UPS電池和商業UPS電池區別

不間斷電源系統(以下簡稱：UPS)是為關鍵的設備提供穩定，不間斷的電能，在商業和工業應用中，越來越多的重要關鍵設備依賴于UPS保證電源和數據的連續不間斷。

根據統計，每10個UPS系統中大約有8個UPS系統(80%)為信息科技應用而設計。所以很多人對UPS有一個錯誤的認識，認為UPS是計算機信息系統的附屬設備，是專門用來保護IT設備的;而所謂的工業UPS是一個技術落后、被邊緣化的產品，工業UPS是一些廠家炒作出來的名稱或概念。這種認識是片面的。UPS作為不間斷保護電源，其作用不僅僅是保護計算機IT設備或信息數據，它的應用非常廣泛。

其實，UPS在工業領域(非IT領域)的應用比比皆是。正是由于UPS在這些非IT領域的廣泛應用，UPS技術和眾多UPS廠商才得以提高和發展，保持持續向上的生命力。這塊蛋糕正在越做越大，競爭也日趨激烈。

選用商業級UPS，還是選用工業級UPS，需要綜合考慮很多因素。首先因素就是高可靠性。高可靠性是以系統的設計、工藝、配置來休現的。工業級UPS，元器件選型采用工業級甚至是軍品級，對關鍵元器件留有充分的冗余度，來加強系統的抗沖擊力性能。其次，對工業環境的超強適應性、產品的較長設計壽命等也是工業級UPS的優勢之一。

我們從以下五個方面來對工業UPS和商業UPS做一下區分和對比。

1. 根據UPS的應用領域來區分工業和商業UPS

對大多數工業UPS用戶來說識別商業機和工業機的關鍵區別是非常困難的。商業UPS和工業UPS主要是從UPS的應用領域來劃分的。

一般說來，在線式UPS系統大概可分成三個主要的應用領域：

(1) 信息技術 (IT) ：

商業UPS已經與信息技術(IT)緊密融合在一起，信息技術的UPS設備的招標規格不需要特殊的技術要求。電信、銀行、保險公司和大型企業的數據中心是典型商業 UPS應用的例子。在這些應用中，交流電源的中斷可能會導致數據處理和電訊傳輸的中斷，但通常不會造成對人或財產的直接的傷害。

(2) 關鍵的程序或過程控制：

數十年以來，工業UPS系統對關鍵的程序或過程控制應用的設計和應用，已經積累了豐富的經驗。在這些領域的應用中，負載端的交流電源的中斷或不穩定，可能造成危險的化學過程不穩定性故障，或者造成對生產系統甚至周邊環境的巨大的破壞。石化合成物和電力發電站是使用化學或蒸汽加工操作的典型例子。這種加工過程如果控制電源中斷了，就會發生危險。由于來自控制電源所的可能產生的風險和損失巨大，必須面對工業環境的應用設計專門的UPS系統，并且比商業機有更加嚴格的性能測試。

例如：核電廠核級UPS需要通過核級認證，歐盟有RCC-E標準，中國有核安全合格供應商認證。

RCCE標準明確要求UPS可在地震荷載下安全工作。

海上平臺UPS需要通過船級認證。如中國的CCS，美國的ABS， 挪威的DNV，法國的BV，英國的LR等。船級認證標準對傾搖、振動、高低溫和鹽霧試驗有明確要求。

(3) 普通的程序或過程控制：

我們把這中間部分的應用稱為輕工業。即使交流電源在處理操作中被中斷，這些應用類型也沒有致命的危險。在這些過程中，UPS的故障或不穩定，可能會導致成品的損失或者重新安排產品設備的數百人工小時。藥品和食物飲料工業將會是輕工業類型的例子。在這些領域，工業UPS系統的高可靠性，將有效避免上述情況。當然由于商業UPS的普及性，在這些領域也有應用。

根據上面的分析，我們把UPS的應用領域做如下圖示(圖1)。相對于商業UPS，工業UPS是為了滿足不間斷供電的客戶需求和特殊的應用環境而產生的。

2. 根據UPS的技術類型來區分工業和商業UPS：

商業UPS的負載多為需要交流電源的IT設備，所以其產品類型為典型的交流輸出UPS，包括后備式，在線互動式和雙變換在線式，都有應用。在電信領域有廣泛應用的通信電源(高頻開關整流器)，也可以理解為商業UPS范疇。

工業UPS的產品概念更為廣義，既包括交流輸出UPS，也包括了直流輸出的DC UPS，甚至是多種產品類型的組合。在不同的工業領域，AC UPS和DC UPS所占的比重是不一樣的，具體見圖2。

即使是AC UPS，工業UPS的技術也多為傳統的可控硅整流+IGBT逆變器的技術結構。這種傳統的雙變換在線式的UPS的高可靠性，普遍得到工業客戶的認可。

3. 根據UPS的生產廠家來區分工業和商業UPS：

工業UPS和商業UPS的應用領域是不同的，各UPS廠家基于發展歷史、市場策略、技術優勢等原因，到現在也基本形成了工業和商業兩極分立的局面。

在商業UPS市場中，UPS品牌眾多，競爭激烈;在工業UPS市場中，市場容量相對較小，基本由幾個品牌占據了大半份額。這些品牌有EMERSON/CHLORIDE、AEG、GUTOR、AMETEK、BENNING等，它們專注于工業領域達五十年以上，積累了豐富的專業經驗和工程經驗，得到了客戶的廣泛認可。

4. 工業UPS和商業UPS的產品配置的對比：

我們從客戶需求角度，來詳細看一下工業UPS是如何滿足客戶需求的，從中也可以對比出它與商業UPS的不同之處。

基于工業需求的多樣性和應用環境的復雜性，工業UPS 可按需訂制是其重要特點之一。

5. 工業UPS和商業UPS的技術對比：

5.1 關于UPS的應用環境和使用壽命：

許多工業UPS環境，尤其是在某些發電應用中，可能是在較高環境溫度條件下(>30攝氏度)和空氣中的微粒污染物的場合。所以要求工業UPS，能在大量非傳導性的灰塵和較高的環境溫度下正常工作。至少在40攝氏度的環境溫度下正常工作，有些場合甚至要求50~55攝氏度的設計。

相反，普通商業UPS的應用環境幾乎總是控制在30℃以內，并且保持非常干凈。任何UPS系統的壽命都會在高溫度環境下降低，最易受到高溫環境影響的UPS的關鍵部件是內部UPS部件(如直流電容)和蓄電池。在高溫環境下可能會使他們的壽命縮短，除非選擇高溫電容器。

在商業UPS應用中，UPS應用商可能不會要求UPS有較長的使用壽命。但是在關鍵處理控制中，通常要求UPS要有15-20年的壽命。工業UPS系統有內置的設計邊際，來保證實際的運行壽命達到客戶要求。除此之外，工業UPS設備也會有預見性的零部件更換計劃，來確保UPS在較高的平均無故障運行時間超過整個15-20年。

5.2 關于UPS電池&充電器：

一般來說，商業UPS的電池后備時間不像在工業應用中那樣長，通常在10-30分鐘左右，充電容量不需要進行增容設計。UPS電池充電器一般設計為能把15-30分鐘后備時間的鉛酸電池，在8-10小時內回充到95%的容量。

與商業UPS相比，在工業應用中，充電容量必須有更高的能力，因為電池后備時間能從60分鐘到8小時或者更多，這就要求UPS系統的充電器里有足夠的電池回充能力。在工業應用中，很多情況下選用后備時間為4-8小時的電池配置。

在工業UPS領域，為了更好的適應高、低溫惡劣環境需求，鎳鎘電池也被廣泛應用，工業UPS的充電器除了滿足鉛酸電池之外，還需要滿足鎳鎘電池的充放電特性。

總結：

工業UPS按工業現場的多樣化需求和惡劣環境設計制造，在充分滿足客戶需求的過程中，體現了項目管理的運用。所以在這里我們對工業UPS的理解應不僅停留在產品層面，它實際上是在對客戶需求充分理解的基礎上，為客戶提供整體的電源保護解決方案(見圖4)，并把此方案作為一個工程項目，與客戶充分合作一同進行項目工程設計、項目管理、現場服務和運行維護的動態過程(見圖5)。從一定意義上看，可以把工業UPS供應商理解為一個工程公司。

EMERSON/CHLORIDE工業電源保護解決方案