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桥式电力:使燃料电池能作后备系统

上网日期: 2008年08月11日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:桥式电力? 燃料电池? 超级电容器? 备电系统?

来源:麦克斯威科技公司

关键任务装置通常被备用发电设备所保护。这些关键任务装置(例如,数据及网络操作中心(NOCs),通讯中心,高价值制造工艺等)要求绝对不能中断的连续电力供给。最近燃料电池逐渐成为备用电力可行的备选方案,并且正在被许多电讯公司采用,从而使他们的系统可靠性更高。超级关键装置在能使用通用电源作后备电力的前提下采用瀑布式结构。

桥式电力

桥式电力描述了连接一个长期的电力供给与另一个长期电力供给之间起到“桥梁”作用的短期电力供给需求。桥氏电力是必需的,因为典型的备用发电设备不是即时可用的,而且需要联网时间。一个经典的案例就是一台柴油发电机常常被用作一所医院设施的备用电源。在公共电力中断期间,这种装置总体上可能会出现电源故障,包括照明用电以及非临界负载的损失。局部使用电池或电容器组为关键任务装置供给电力(可以是一部单机不间断电源(UPS)也可以是并入像监控器和输液泵这样的装置),直到发电机可以被启动和联网。将桥式电力与长期电力结合起来是有必要的,因为将桥式电力延长几分钟的成本是非常高昂的,并且会出现维护与可靠性问题,这里电池的使用会使得单个“长期桥”受到抑制。

对可靠桥式电力的需求

据Steve Fairfax,一位工业顾问所说,“着眼于出现的问题,电讯产业普遍采用了错误的理念框架…他们常在谈论有效性。他们现在应该做的是考虑可靠性。有效性仅仅是在故障停机的时候才关心的事, 一年中有太多时间系统都是停机的…好吧,许多的时刻远不如许多的事件重要。在一个计算环境中,半个周期,即百分之一秒的电力中断都可能摧毁系统。一百次这样的中断也不过造成一秒钟的停机时间,但是如果分布在一年中发生,那将是灾难性的。”本文中,连续性电源之间的高可靠性桥式电力对于这些关键任务环境里的稳定性是很重要的。

燃料电池

燃料电池作为一种车辆能源解决方案正受到广泛的关注。一份简单的网络调查提出无数非盈利性组织以及政府机构正在吹捧燃料电池在运输中的益处。这是有先见之明的,然而只有在尺寸,重量,成本以及燃料可靠性方面做出重大的改良才能使燃料电池运用在现实生活中,不仅仅是在车辆上的示范。另一方面,备电领域是燃料电池的当前市场,尤其对于高位值作业,要求比典型的不间断电源系统提供更多的持久性。

为满足真实备电需要,一种燃料电池(FC)备电系统必须能够在满负载要求下即时输送电力。在一些装置中,燃料电池系统与公共电力系统并联运行,全时段为系统输电,同时由公共电力提供负载均衡与后备支持。(当这种构架也使用多余的热能来为设备供暖时,它们就被归类为联合供暖供电系统。)在一套标准的燃料电池联合供暖供电系统中,一旦电网丢失,燃料电池系统没有足够的反应时间来处理快速的瞬变现象,因此它不能被视为一个备电系统。在其他装置中,完整的能量存储增进了燃料电池系统从而提供快速瞬变反应。当与电网结合,能量存储就是两个连续电源之间的“电桥”。

在一个单机燃料电池系统中(一个独立于电网的系统),燃料电池可以传输负载所需的最大功率,但是在瞬变现象中不能足够快地做出平稳传输电力的反应。在这种情况下,能量储备“电桥们”跨接这种瞬变现象。桥式电力是一个坚固的燃料电池备电系统的关键所在。

许多公司把燃料电池安装在能使他们的系统更耐用的地方。据Citigroup Research报道 “开关信号:分布式电信备电系统中的燃料电池,”基于对50位电讯产业成员的访问,电讯产业把可靠性视为燃料电池的主要优势之一,尽管有一种误解――燃料电池比标准导联酸性电池备电系统更贵。促使电讯产业关注高可靠性的主要因素是燃料电池已经在超过十年的时间里,在医院、邮件处理设备、垃圾掩埋、污水处理以及信用卡处理中心等领域成功应用超过10亿个工作小时。CEA电信公司最近开始为他们的客户提供燃料电池,他们说“...我们的电信消费者正在寻找一种可靠的备电解决方案;能够为重要的通讯应用提供比传统能量存储方案更高的性价比。”

当指定备电方案时,寿命周期成本是另一个需要考虑的关键因素。Citigroup Research的报道也包括了一些数据,显示在电信站点的运转中,电池的更换费用从3600美元到8000美元不等,具体费用取决于各自的功率级别、备电持续时间以及保修期长短。报道提到:“如果电池的更换周期为五年,那么以10到15年的使用期来算,燃料电池要比电池备电方案节省32%到35%的费用。”甚至在无课税扣除的情况下,报道显示在同样的基数下燃料电池的寿命周期成本也会低12%到18%。


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