UPS蓄电池容量计算方法分析

韩建芳，张英孔

（广州杰赛科技股份有限公司通信规划设计院，广东 广州 510310）

0 引 言

UPS蓄电池容量大小配置与UPS系统安全运行有极为密切的关系，直接影响到供电系统的可靠性。此外，蓄电池产品差异也很大，不同品牌的蓄电池，其放电性能各异。实际工程建设中，由于蓄电池容量配置过大，造成投资浪费或者由于蓄电池容量配置不足，导致通信事故发生。因此，本文就两种UPS蓄电池容量计算方法进行分析，以准确配置UPS蓄电池容量，确保满足设备供电要求而不造成容量过配置。

1 理论公式计算方法

根据国家标准《通信电源设备安装工程设计规范》的要求，交流不间断电源（UPS）系统的蓄电池组总容量先按式1计算蓄电池组的计算放电电流I，再根据式2计算蓄电池组总容量Q[1]。

计算蓄电池组的计算放电电流I：

其中，I为蓄电池的计算放电电流，S为UPS设备额定容量，cosφ为UPS设备输出功率因数，μ为UPS主机逆变器的效率（可查阅UPS设备技术参数），U为UPS蓄电池放电逆变器的输入电压（2 V电池单体电压为1.85 V×每组电池个数）。

计算UPS蓄电池组总容量Q：

其中，Q为UPS蓄电池组总容量；K为安全系数，取值1.25；I为计算负荷电流；T为要求蓄电池后备时间；η为UPS蓄电池放电容量系数，如表1所示。

表1 UPS蓄电池放电容量系数表

α为电池温度补偿系数（1/℃）：

当UPS蓄电池后备时间＜1时，取α=0.01；

当1≤蓄电池后备时间＜10时，取α=0.008；

当蓄电池后备时间≥10时，取α=0.006。

t为UPS蓄电池所在地最低环境温度值（若有加热设备时，按15 ℃取值，无加热设备时，按5 ℃取值）

2 恒功率计算方法

恒功率计算方法是指先计算单体电池所提供的总功率值P，然后通过查找蓄电池厂家提供的“恒功率放电数据表”中的相关数据，得出不同终止电压，放电时间所对应的蓄电池型号。恒功率计算方法为：

其中，P为2 V电池单体的功率；K为安全系数，取1.25；S为UPS电源的标称输出功率；cosφ为负载的功率因数；η为逆变器的效率；N为2 V电池单体串联数量；α、t同上取值原则。

3 两种计算方法的对比

（1）两种计算方法都将S定义为UPS的标称输出功率（额定容量），未考虑UPS系统结构的影响；UPS系统负载率一般不超过90%，若按以上两种计算方法进行蓄电池容量计算，可能会造成蓄电池容量过配置问题。

（2）理论公式计算方法蓄电池放电容量系数只给出铅酸电池的相应数值，若采用其他类型电池（如梯次电池、铁锂电池）则无参考依据；铅酸蓄电池放电容量系数只有30 min及以上的数值，对小于30 min的亦无相应数值。

（3）UPS蓄电池的后备时间未明确进行定义，容易引起歧义。电源系统一般按照发生一次意外事故做设计，不考虑多个意外事故同时发生[2]，因此UPS系统配置的蓄电池总容量应满足所要求的后备时间。

（4）理论公式计算方法适用规划设计阶段不明确蓄电池厂家、后备时间大于30 min以及拟采用铅酸蓄电池的场合；恒功率计算方法适用于实施阶段已明确蓄电池厂家且可以提供“蓄电池恒功率放电数据表”的任意场合。

4 举例说明

以原A品牌200 kVA UPS设备为例，后备蓄电池标准配置为2 V单体数量240只或12 V单体数量40只，UPS设备输出功率因数（负载的功率因素）为0.9，UPS设备逆变器效率为0.96，要求UPS系统蓄电池后备时间为30 min，电池温度补偿系数取值为0.01，蓄电池所在地环境温度取值为15 ℃进行计算。根据某品牌蓄电池厂家提供的不同终止电压/放电时间的放电功率数据，如表2所示[3]。

表2 某品牌蓄电池不同终止电压/放电时间的放电功率（25 ℃）

理论公式计算方法蓄电池总容量为733 Ah/480 V，根据蓄电池型号配置为800 Ah/480 V（2 V/只，240只/组）。

恒功率计算方法2 V电池单体的功率为1 086 W，查表后蓄电池总容量配置为800 Ah/480 V（2 V/只，240只/组）。

若要求UPS系统蓄电池后备时间为1/3 h，其他条件不变，理论公式计算方法无法计算，恒功率计算方法蓄电池总容量配置为600 Ah/480 V（2 V/只，240只/组）。

5 结 论

不同厂家、不同型号的蓄电池由于产品特性、放电曲线存在差异，因此采用理论计算方法配置的蓄电池与实际运用也可能存在差异，而采用恒功率计算方法是根据厂家提供的“蓄电池恒功率放电数据表”进行配置，与实际运行情况更吻合。