电池储能型UPS在供电系统中的应用与分析

前言：新时期，供电连续性成为了医疗领域、通信领域和工业领域等的“生命线”。电池储能型 UPS 的重要性也愈发凸显，其作为电力保障的核心设备，可以在断电瞬间，切换直流电池供电，实现负载不间断运行。将电池储能型UPS 有机应用在供电系统中，可以进一步提高供电系统韧性和效能。下面，本文将对电池储能型UPS在供电系统中的应用展开相关论述。

一、电池储能型UPS 的系统结构和工作原理

（一）系统结构

电池储能型 UPS（不间断电源，Un 间断 Power upply）由整流器（Rectifier）、蓄电池（Battery）、逆变器（Inverter）、静态开关（Static Switch）四大模块构成。其中，整流器的功能是有效地将交流电（AC）转化为直流电（DC），并为逆变器提供直流输入；蓄电池则包含铅酸电池和锂电池，其中，铅酸电池具有能量密度低、低温性能差的特点，锂电池具有高能 支持军工级低温运行的特点；逆变器的功能是将电池中的直流电有机转化为纯净的交流电，并保证输出谐波失真率<3%；静态开关存在的作用是在市电发生故障时，实现毫秒级切换，充分保证不间断供电[1-3]。UPS 工作原理如图1 所示。

图1：UPS 工作原理

（二）工作原理

不同类型下的UPS 具备不同的工作原理：①后备式UPS（Offline UPS）：市电正常时，直接向设备供电；断电时通过逆变器切换至电池供电。 ② 在线互动式 UPS（Line-Interactive PS）：在市电与电池之间增加稳压器，自动调节电压波动（如过压/欠压），减少切换电池的频率。 ③ 在线式 UPS（Online UPS）：始终通过整流器和逆变器双重转换供电（市电→直流→交流），电池持续在线，完全隔离电网干扰。如表 1 所示为不同类型下的UPS对比。

表1 不同类型下的UPS 对比

二、电池储能型UPS 在供电系统中的应用

（一）在极端环境中的应用

对于边境、军事基地等环境而言，充分保证关键设备持续运行至关重要：保证电力持续供应，可以充分保证安防效能和作战能力。在寒冷边境，磷酸铁锂电池可以实现-40℃低温运行，且能量密度可以达 150Wh/kg 以上，能够对铅酸电池低温容量骤降问题进行有效解决。同时，电池储能型UPS 还可以为军事机动部队车载供电，即通过电池储能型UPS，实现双电池智能管理，可以支持发电机、车辆直流发电机和市电混合输入，进而可以实现无缝切换。这可以满足野战环境下，通信系统和雷达系统 72h 持续运行。除此之外，在供电系统中积极应用电池储能型UPS，还可以为安防监控服务器和卫星接收站等提供“零切换”电源，进而可以有效避免病毒侵入和数据丢失的风险发生。

（二）在高危场景中的应用

石化行业等高危场景一旦发生爆炸事件，则会带来不可预估的损失。因此，要充分保证 DCS（DistributedControl System，分布式控制系统）控制系统和安全监测仪器可以持续不间断运行，切实降低高危场景电压骤降和易燃易爆等危险事件发生概率。而这，需要电池储能型UPS 的支持。在供电系统中有效应用电池储能型UPS，可以切实提升碳化硅（SiC）功率器件在电能转换方面的效率，进而可以更好满足散热需求，并能够令供电系统快速适应高温高压环境。同时，有机应用电池储能型UPS，还可以在单模块发生故障时自动切换，切实提高供电系统稳定性和可靠性。除此之外，电池储能型UPS 在PLC 柜、消防报警系统等关键负载中，也具有极高的价值。例如，吐哈油田储气库项目通过应用易事特UPS，实现了戈壁腹地输气泵站72h 应急供电，切实降低了天然气泄漏事故发生概率。

（三）在连续生产中的应用

电网污染、突发断电等情况的发生，均会导致工业连续生产停止，并且突发断电情况的出现，还会在极大程度上导致设备损坏，因此，为能保证连续生产，保障工业机器人和生产线 PLC 等安全停机，还需要将电池储能型 UPS 应用在工业自动化连续生产中。例如，半导体工厂，可以积极采用锂电 UPS，如此，可在断电时，在0.5s 内自动接管洁净室空调系统，充分保证温湿度的稳定性。此外，将电池储能型 UPS 应用在智能制造系统中，也大有裨益。例如，将电池储能型UPS 应用在AGV 无人叉车中，可实现充放电循环5000 次以上，促使AGV 无人叉车可以连续 24h 工作；将电池储能型 UPS 应用在工控机中，可支持其进行实时数据备份，进而可以有效降低生产参数丢失风险。图2 为USP 的具体应用。

图2：USP 的具体应用（四）在公共安全中的应用

将电池储能型 UPS 应用在公共安全中十分有必要。通常情况下，地震洪涝等自然灾害的发生会导致电网处于瘫痪状态，而若能在供电系统中积极应用电池储能型UPS，则可以为医疗急救站和救援指挥中心等提供临时电源，使其可以顺利开展相关救治工作，减少灾害损失。除此之外，在治安监控摄像头和交通信号灯中积极应用锂电UPS，还可以保证其365d 持续运行，进而充分保障公共秩序。

结束语：将电池储能型 UPS 应用在军事国防中，可以实现边境监控零中断；将其应用在石油化工中，可以避免连锁安全事故发生；将其应用在工业自动化中，可以保障生产线连续运行；将其应用在公共安全中，可以在灾时实现通信、医疗供电......。电池储能型 UPS 在供电系统中具有至关重要的作用。未来，应融合绿色理念和数字生态，对其进行优化和升级，进而有效推动电池储能型 UPS 从“后备电源”的单一功能，有效向“能源调节中枢”的方向进行转变，使其能适应更多场景，能成为高韧性能源生态的核心支柱，能切实发挥“电力守护者”的责任。

参考文献：

[1]李路,赵亚杰,林飞,等.超级电容与钛酸锂电池混合储能在城轨再生制动能量回收中的特性分析[J].都市快轨交通,2025,38(03):123-130.

[2]李宇慧.面向微电网调频的电池储能系统容量优化配置及经济性分析[D].内蒙古科技大学,2025.

[3]何琦,向嘉强,郭振兴,等.储能型光伏电站电池容量优化配置与协调控制研究[J].科学技术创新,2025,(07):221-224.

作者简介：蒋桂华（1973.9-）男，汉，学历：本科，研究方向：发射机无线电，职称：工程师。