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内卷时代工业UPS的“省钱方案”

文章出处: 人气: 发表时间:2026-03-11 02:26:06


01

前言












随着经济周期进入下行阶段,工业UPS行业已经进入存量博弈时代,正经历着日益激烈的“内卷”竞争。报价屡创新低,部分厂商甚至不惜以低于成本的价格参与投标,以争夺有限的市场份额。

尤其在当前国产化替代的背景下,虽然技术规格书对UPS性能提出较高的要求(要求虽然高,但仅为了限标,并不考虑项目执行),而“最低价中标”仍是主流评标方式,二者之间存在显著矛盾。一方面是电气设计人员对UPS配置的经济性把握不足,另一方面用户兜里确实没预算了。为此,本文梳理在当前价格内卷下比较合理的几种“省钱方案”。


02

中小容量段可控硅6脉冲替代12脉冲












12脉冲与6脉冲可控硅整流在结构上的主要区别在于,12脉冲需配置移相变压器并增加一套可控硅整流桥,这将带来成本的提升。在工业UPS应用中,系统容量普遍不高(三进单出一般不超过120kVA,三进三出一般不超过200kVA),因此多数厂商在低功率段(如10–60kVA)提供成本更优的6脉冲整流选项。



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由于此类小容量设备对电网造成的谐波影响相对有限,工业场合通常对UPS输入功率因数及电流谐波等参数并不敏感,节能效率也非工业用户首要考量因素,12脉冲整流对谐波降低效果实际有限(如果考虑低谐波反倒不如直接采用IGBT整流),使得6脉冲方案在小容量段实际中仍多被采用。需注意的是,可控硅整流器的输入功率因数较低、电流谐波失真较大,大多数厂商在技术样本中也会刻意回避标注该类数据。


若要严格满足输入功率因数≥0.95、电流谐波总失真度(THDi)≤5%的要求,通常需采用IGBT整流技术。如果选择采用传统的可控硅整流,则需要配置输入滤波器(一般为选件),这将显著提高成本。因此,在预算受限的情况下,对于10–40kVA级别的中小容量段UPS,若现场对电能质量无严格要求或着谐波影响有限条件下(UPS容量占系统比例很小时),用户或设计院可在技术确认阶段合理选择6脉冲整流方案,以实现成本控制。


03

按计算负荷而非额定容量配置系统












工业UPS系统因多级冗余设计,实际运行负载率普遍偏低,常在10%–20%之间。据此特点,在计算后备蓄电池容量时,若以实际“计算负荷”为依据,而非UPS的额定容量,可大幅减少蓄电池配置,从而显著降低设备投资。实际上工业场合在后期增加负荷需求非常少,甚至有石化用户在后期改造更换中对前期容量对半打折后进行采购的情况。

此外,针对不同后备时间需求(如30分钟、60分钟、180分钟等),可采用“分时下电”功能,在不同时段切断超过已经满足较短后备时间的关键负载,进一步优化蓄电池容量设计,实现在有限预算内满足核心负载供电的要求。


04

蓄电池配置的优化策略












1. 采用恒功率法替代通讯规范法(GB/T 51194)

通讯规范法(GB/T 51194)在计算中考虑了冗余系数(通常为1.25),旨在确保蓄电池在寿命末期仍能满足100%负载的后备时间要求。然而,该方法所采用的放电容量系数较为保守,并且蓄电池寿命的终止都是基于初期容量降容80%考虑的,所以即使剩余容量能够满足100%负载,那么蓄电池的性能也会出现大幅度加速衰减趋势,更换也不可避免。实际中,蓄电池的真实放电能力通常远优于理论放电值。(如果采用规范数据,实际上由再一次变相增加了冗余系数)

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蓄电池规范放电容量系数如下所示,后备时间越短,蓄电池实际放电容量系数和规范放电容量系数一般差异越大。


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根据某品牌蓄电池的12V 100Ah阀控铅酸蓄电池实际电流放电参数表,计算蓄电池放电容量系数如下(即某时刻某截止电压下能够释放的蓄电池容量占10小时率标称容量的比例):

0.5小时,截止电压1.75V/cell,实际放电容量系数:0.491(-22.8%)

1小时,截止电压1.75V/cell,实际放电容量系数:0.595(-8.2%)

2小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:0.688(-12.8%)

3小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:0.798(-6.4%)

4小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:0.82(-3.8%)

6小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:0.948(-7.7%)

8小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:0.952(-1.3%)

10小时,截止电压1.80V/cell,实际放电容量系数:1

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因此,在蓄电池品牌与放电参数已知的情况下,可采用更贴近实际的“恒功率法”进行计算,或适当降低冗余系数,从而合理减少蓄电池的配置容量,节约成本。需注意,通讯规范法更适用于规划阶段或放电参数未知的场景;而在具体项目实施中,若能获取实际放电数据,采用恒功率法可在保证安全的前提下实现经济性配置。

恒功率法-UPS铅酸蓄电池选型计算常用方案

2.蓄电池工作温度按25℃考虑

蓄电池在不同温度情况下存在容量差异,GB/T 51194给出了5℃或者15℃的温度系数推荐,实际上UPS间通常安装有空调设备,温度能够维持在25℃,因而在安装环境满足的条件下完全可以按照工作温度25摄氏度考虑,这样也可以大幅度降低对蓄电池的需求。


3. 长后备时间不必执着于DC220机型

在UPS容量与后备时间确定的前提下,蓄电池组的直流电压越高,通常所需电池组数就越少。例如,对于30分钟以内的短后备需求,三进单出DC220V工业机型较为常见;而当UPS容量与后备时间增加时,可考虑采用三进单出DC380V或更高直流电压的机型。

直流母线能够减少电池组数和容量,从而节省电池开关、巡检仪等配套设备的成本。需注意的是,当单体电池容量超过150Ah时,采用标准电池柜安装可能不便,此时可转为电池架安装方式。


05

断路器根据实际短路电流适当降低分断能力












工业场合通常对断路器的分断能力有较高要求,UPS输入侧的短路分断能力一般不低于50kA(实际UPS前端短路电流可能并未进行校核),其主路输入开关及旁路输入开关也要求选用高分断能力的断路器。在某些严苛场合甚至明令禁止使用微型断路器(MCB)。

为降低成本,且满足短路电流分断能力的情况下,可考虑对断路器选型进行适当降级,例如:

  • 利用断路器的级联能力,下级断路器的分断能力即使略低于上级,也能保证整体的短路分断要求,负荷端以微型断路器MCB替代价格更高的塑壳断路器MCCB。针对单进单出UPS一体柜,蓄电池通常为16只,电池开关可以采用微断MCB DC 2P开关,单极125V工作电压,对于直流电压超192的UPS机型,直流微断开关将不能使用。

  • 除非采用电子脱扣反延时保护,UPS后端开关并不能实现完全选择性,因而可以将高分断能力、保护整定值可调的塑壳开关,替换为分断能力低一些、整定不可调的经济型塑壳开关系列;

  • 从国际主流品牌(如施耐德、ABB、西门子)转向符合标准的国产断路器。



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