UPS蓄電池容量計算方法分析

韓建芳，張英孔

（廣州杰賽科技股份有限公司通信規劃設計院，廣東 廣州 510310）

0 引 言

UPS蓄電池容量大小配置與UPS系統安全運行有極為密切的關系，直接影響到供電系統的可靠性。此外，蓄電池產品差異也很大，不同品牌的蓄電池，其放電性能各異。實際工程建設中，由于蓄電池容量配置過大，造成投資浪費或者由于蓄電池容量配置不足，導致通信事故發生。因此，本文就兩種UPS蓄電池容量計算方法進行分析，以準確配置UPS蓄電池容量，確保滿足設備供電要求而不造成容量過配置。

1 理論公式計算方法

根據國家標準《通信電源設備安裝工程設計規范》的要求，交流不間斷電源（UPS）系統的蓄電池組總容量先按式1計算蓄電池組的計算放電電流I，再根據式2計算蓄電池組總容量Q[1]。

計算蓄電池組的計算放電電流I：

其中，I為蓄電池的計算放電電流，S為UPS設備額定容量，cosφ為UPS設備輸出功率因數，μ為UPS主機逆變器的效率（可查閱UPS設備技術參數），U為UPS蓄電池放電逆變器的輸入電壓（2 V電池單體電壓為1.85 V×每組電池個數）。

計算UPS蓄電池組總容量Q：

其中，Q為UPS蓄電池組總容量；K為安全系數，取值1.25；I為計算負荷電流；T為要求蓄電池后備時間；η為UPS蓄電池放電容量系數，如表1所示。

表1 UPS蓄電池放電容量系數表

α為電池溫度補償系數（1/℃）：

當UPS蓄電池后備時間＜1時，取α=0.01；

當1≤蓄電池后備時間＜10時，取α=0.008；

當蓄電池后備時間≥10時，取α=0.006。

t為UPS蓄電池所在地最低環境溫度值（若有加熱設備時，按15 ℃取值，無加熱設備時，按5 ℃取值）

2 恒功率計算方法

恒功率計算方法是指先計算單體電池所提供的總功率值P，然后通過查找蓄電池廠家提供的“恒功率放電數據表”中的相關數據，得出不同終止電壓，放電時間所對應的蓄電池型號。恒功率計算方法為：

其中，P為2 V電池單體的功率；K為安全系數，取1.25；S為UPS電源的標稱輸出功率；cosφ為負載的功率因數；η為逆變器的效率；N為2 V電池單體串聯數量；α、t同上取值原則。

3 兩種計算方法的對比

（1）兩種計算方法都將S定義為UPS的標稱輸出功率（額定容量），未考慮UPS系統結構的影響；UPS系統負載率一般不超過90%，若按以上兩種計算方法進行蓄電池容量計算，可能會造成蓄電池容量過配置問題。

（2）理論公式計算方法蓄電池放電容量系數只給出鉛酸電池的相應數值，若采用其他類型電池（如梯次電池、鐵鋰電池）則無參考依據；鉛酸蓄電池放電容量系數只有30 min及以上的數值，對小于30 min的亦無相應數值。

（3）UPS蓄電池的后備時間未明確進行定義，容易引起歧義。電源系統一般按照發生一次意外事故做設計，不考慮多個意外事故同時發生[2]，因此UPS系統配置的蓄電池總容量應滿足所要求的后備時間。

（4）理論公式計算方法適用規劃設計階段不明確蓄電池廠家、后備時間大于30 min以及擬采用鉛酸蓄電池的場合；恒功率計算方法適用于實施階段已明確蓄電池廠家且可以提供“蓄電池恒功率放電數據表”的任意場合。

4 舉例說明

以原A品牌200 kVA UPS設備為例，后備蓄電池標準配置為2 V單體數量240只或12 V單體數量40只，UPS設備輸出功率因數（負載的功率因素）為0.9，UPS設備逆變器效率為0.96，要求UPS系統蓄電池后備時間為30 min，電池溫度補償系數取值為0.01，蓄電池所在地環境溫度取值為15 ℃進行計算。根據某品牌蓄電池廠家提供的不同終止電壓/放電時間的放電功率數據，如表2所示[3]。

表2 某品牌蓄電池不同終止電壓/放電時間的放電功率（25 ℃）

理論公式計算方法蓄電池總容量為733 Ah/480 V，根據蓄電池型號配置為800 Ah/480 V（2 V/只，240只/組）。

恒功率計算方法2 V電池單體的功率為1 086 W，查表后蓄電池總容量配置為800 Ah/480 V（2 V/只，240只/組）。

若要求UPS系統蓄電池后備時間為1/3 h，其他條件不變，理論公式計算方法無法計算，恒功率計算方法蓄電池總容量配置為600 Ah/480 V（2 V/只，240只/組）。

5 結 論

不同廠家、不同型號的蓄電池由于產品特性、放電曲線存在差異，因此采用理論計算方法配置的蓄電池與實際運用也可能存在差異，而采用恒功率計算方法是根據廠家提供的“蓄電池恒功率放電數據表”進行配置，與實際運行情況更吻合。