工业UPS和商业UPS的区别

不间断电源系统(以下简称：UPS)是为关键的设备提供稳定，不间断的电能，在商业和工业应用中，越来越多的重要关键设备依赖于UPS保证电源和数据的连续不间断。

根据统计，每10个UPS系统中大约有8个UPS系统(80%)为信息科技应用而设计。所以很多人对UPS有一个错误的认识，认为UPS是计算机信息系统的附属设备，是专门用来保护IT设备的;而所谓的工业UPS是一个技术落后、被边缘化的产品，工业UPS是一些厂家炒作出来的名称或概念。这种认识是片面的。UPS作为不间断保护电源，其作用不仅仅是保护计算机IT设备或信息数据，它的应用非常广泛。

其实，UPS在工业领域(非IT领域)的应用比比皆是。正是由于UPS在这些非IT领域的广泛应用，UPS技术和众多UPS厂商才得以提高和发展，保持持续向上的生命力。这块蛋糕正在越做越大，竞争也日趋激烈。

选用商业级UPS，还是选用工业级UPS，需要综合考虑很多因素。首先因素就是高可靠性。高可靠性是以系统的设计、工艺、配置来休现的。工业级UPS，元器件选型采用工业级甚至是军品级，对关键元器件留有充分的冗余度，来加强系统的抗冲击力性能。其次，对工业环境的超强适应性、产品的较长设计寿命等也是工业级UPS的优势之一。

我们从以下五个方面来对工业UPS和商业UPS做一下区分和对比。

1. 根据UPS的应用领域来区分工业和商业UPS

对大多数工业UPS用户来说识别商业机和工业机的关键区别是非常困难的。商业UPS和工业UPS主要是从UPS的应用领域来划分的。

一般说来，在线式UPS系统大概可分成三个主要的应用领域： (1) 信息技术 (IT) ：

商业UPS已经与信息技术(IT)紧密融合在一起，信息技术的UPS设备的招标规格不需要特殊的技术要求。电信、银行、保险公司和大

型企业的数据中心是典型商业 UPS应用的例子。在这些应用中，交流电源的中断可能会导致数据处理和电讯传输的中断，但通常不会造成对人或财产的直接的伤害。

(2) 关键的程序或过程控制：

数十年以来，工业UPS系统对关键的程序或过程控制应用的设计和应用，已经积累了丰富的经验。在这些领域的应用中，负载端的交流电源的中断或不稳定，可能造成危险的化学过程不稳定性故障，或者造成对生产系统甚至周边环境的巨大的破坏。石化合成物和电力发电站是使用化学或蒸汽加工操作的典型例子。这种加工过程如果控制电源中断了，就会发生危险。由于来自控制电源所的可能产生的风险和损失巨大，必须面对工业环境的应用设计专门的UPS系统，并且比商业机有更加严格的性能测试。

例如：核电厂核级UPS需要通过核级认证，欧盟有RCC-E标准，中国有核安全合格供应商认证。

RCCE标准明确要求UPS可在地震荷载下安全工作。

海上平台UPS需要通过船级认证。如中国的CCS，美国的ABS， 挪威的DNV，法国的BV，英国的LR等。船级认证标准对倾摇、振动、高低温和盐雾试验有明确要求。

(3) 普通的程序或过程控制：

我们把这中间部分的应用称为轻工业。即使交流电源在处理操作中被中断，这些应用类型也没有致命的危险。在这些过程中，UPS的故障或不稳定，可能会导致成品的损失或者重新安排产品设备的数百人工小时。药品和食物饮料工业将会是轻工业类型的例子。在这些领域，工业UPS系统的高可靠性，将有效避免上述情况。当然由于商业UPS的普及性，在这些领域也有应用。

根据上面的分析，我们把UPS的应用领域做如下图示(图1)。相对于商业UPS，工业UPS是为了满足不间断供电的客户需求和特殊的应用环境而产生的。

2. 根据UPS的技术类型来区分工业和商业UPS：

典型的交流输出UPS，包括后备式，在线互动式和双变换在线式，都

商业UPS的负载多为需要交流电源的IT设备，所以其产品类型为有应用。在电信领域有广泛应用的通信电源(高频开关整流器)，也可以理解为商业UPS范畴。

工业UPS的产品概念更为广义，既包括交流输出UPS，也包括了直流输出的DC UPS，甚至是多种产品类型的组合。在不同的工业领域，AC UPS和DC UPS所占的比重是不一样的，具体见图2。

即使是AC UPS，工业UPS的技术也多为传统的可控硅整流+IGBT逆变器的技术结构。这种传统的双变换在线式的UPS的高可靠性，普遍得到工业客户的认可。

3. 根据UPS的生产厂家来区分工业和商业UPS：

工业UPS和商业UPS的应用领域是不同的，各UPS厂家基于发展历史、市场策略、技术优势等原因，到现在也基本形成了工业和商业两极分立的局面。

在商业UPS市场中，UPS品牌众多，竞争激烈;在工业UPS市场中，市场容量相对较小，基本由几个品牌占据了大半份额。这些品牌有EMERSON/CHLORIDE、AEG、GUTOR、AMETEK、BENNING等，它们专注于工业领域达五十年以上，积累了丰富的专业经验和工程经验，得到了客户的广泛认可。

4. 工业UPS和商业UPS的产品配置的对比：

我们从客户需求角度，来详细看一下工业UPS是如何满足客户需求的，从中也可以对比出它与商业UPS的不同之处。

客户需求 1) 机械结构: 承受顶部吊装 0.5g 到 5g的抗震能力 柜体高度客户定制 2）电池/充电器 铅酸电池或镍镉电池 更长的后备时间 电池电压可选 3) 逆变器 单相输出或三相输出 短路承受能力强 逆变器要适应不同的电池电压等级 4) 静态开关 2组静态开关（必须） 40种静态旁路容量等级 过载能力强 静态开关可通过分立柜实现物理隔离 可组合为单旁路、共用旁路或双旁路(共用旁路型） 并联等多种形式 5) 冷却方式 自然冷却 强制风冷 n+1风扇冗余 强制风冷 1+1风扇冗余 特殊设计的风扇组件实现冗余冷却 150 种的逆变器容量等级 逆变器为分立组件，可独立成柜 多种可选的电池电压等级 100 多种充电器容量可选 充电器为分立组件，可独立成柜 整体型钢结构设计 两种钢结构柜体：抗地震柜和通用柜 20多种柜体尺寸 CHLORIDE工业解决方案 6) 电气隔离 输入隔离 输出隔离（必须） 3相或1相，标准或非标电压等级 7) 输入和输出保护 熔断器、隔离开关、断路器保护 承受 kA级的短路电流 脱扣曲线按需可选 8) 人机交互和通讯 继电器干接点/PLC 4000小时/年的工程设计研发能力 多种通讯协议可选(Modbus、在客户SCADA 系统基础上的可定制通讯Profibus、DF1…) 方案 可视化操作和指示 客户定制的报警信息 9) 电气控制 适应不同的DC直流电压 (48 至500多种PCB 500Vdc) 其中80种已经能满足90% 的需求 数字控制 核电应用产品需要模拟控制技术以满足模拟控制 (核级) 核级鉴定要求 10) 旁路要求 旁路并联配置 电气隔离/稳压调节 输出电压范围宽 旋转型手动旁路开关 11) IP防护等级和钣金要求 IP 21 至 IP54 + 防爆设计 钣金厚度要求 柜体颜色要求多样(柜内和柜外) 漆层厚度要求(50 to 300μm) 12) 附件 标准设计，IP等级根据要求可定制 300种柜体选件 其中100种已经能满足80% 的需求 50 种附件选件，涵盖： 电池类型和电池柜/架 电池智能管理BMS 配电柜 稳压器 电池防爆开关 项目管理 50 种旁路柜配置 多达 4000个输入和输出保护 5000多种变压器型号 (输入, 输出, 旁路) 其中90种变压器设计已经能满足90% 的需求 基于工业需求的多样性和应用环境的复杂性，工业UPS 可按需订制是其重要特点之一。

5. 工业UPS和商业UPS的技术对比：

客户需求 Commercial 商业UPS 24 – 48 hrs 10 min – 1h30 min 对比项目 Battery 电池 客户需求 Industrial 工业UPS 电池回充时间(to 90%) 8 hrs – 15 hrs 后备时间 30 min – 10h min 10 年 (VRLA) – 20 年 (NiCd) 60 – 80% 5/7 (10 年以下) (VRLA) 电池寿命 90% 放电深度 UPS electrical features 电气特性 AC 0-10 kVA 0-800kVA 静态开关损坏 客户不要求 整合在UPS一体柜内 不可选 数量固定 UPS类型 单相输出UPS容量 3相输出UPS容量 负载故障恢复 AC 和 DC 0-160 kVA 0-500kVA 逆变器和静态开关特殊设计能承受最坏的负载情况，正面维护 输入/ 输出隔离变压器 客户要求 / 必选配置 旁路开关 DC直流电压可选 干接点 单独的旁路输入连接，可装在独立的柜体内实现物理分隔 可选/ 可定制 数量可选，可定制 UPS design features 设计 5 – 7 年 仅型式试验 设备运行寿命 设备测试 15 – 30 年 100%测试，定制测试项目，FAT UPS environmental features 环境适应 25 – 35°C 10 – 55% IP 20 à IP31 标准 运行环境温度 相对湿度 防护等级(IP等级) 结构设计 0 – 55°C 10 – 98% IP 20 à IP54 加强的结构设计，钢板厚度2mm以上，经受承重、起吊、撞击、振动、地震等试验 Services 服务 不需要 标准的操作说明书 厂家服务工程师 通常 5 – 10 年 (产品寿命周期) 项目管理，客户确认图设备和文件交付计划，纸 项目管理 文件交付 售后服务能力 备品备件 客户定制文件且需要客户审核确认 厂家服务工程师+客户的维护工程师+培训 15 – 25 年的备件支持能力 5.1 关于UPS的应用环境和使用寿命： 许多工业UPS环境，尤其是在某些发电应用中，可能是在较高环境温度条件下(>30摄氏度)和空气中的微粒污染物的场合。所以要求工业UPS，能在大量非传导性的灰尘和较高的环境温度下正常工作。至少在40摄氏度的环境温度下正常工作，有些场合甚至要求50~55摄氏度的设计。

相反，普通商业UPS的应用环境几乎总是控制在30℃以内，并且保持非常干净。任何UPS系统的寿命都会在高温度环境下降低，最易受到高温环境影响的UPS的关键部件是内部UPS部件(如直流电容)和蓄电池。在高温环境下可能会使他们的寿命缩短，除非选择高温电容器。

在商业UPS应用中，UPS应用商可能不会要求UPS有较长的使用寿命。但是在关键处理控制中，通常要求UPS要有15-20年的寿命。工业UPS系统有内置的设计边际，来保证实际的运行寿命达到客户要求。除此之外，工业UPS设备也会有预见性的零部件更换计划，来确保UPS在较高的平均无故障运行时间超过整个15-20年。

5.2 关于UPS电池&充电器：

一般来说，商业UPS的电池后备时间不像在工业应用中那样长，通常在10-30分钟左右，充电容量不需要进行增容设计。UPS电池充电器一般设计为能把15-30分钟后备时间的铅酸电池，在8-10小时内回充到95%的容量。

与商业UPS相比，在工业应用中，充电容量必须有更高的能力，因为电池后备时间能从60分钟到8小时或者更多，这就要求UPS系统的充电器里有足够的电池回充能力。在工业应用中，很多情况下选用后备时间为4-8小时的电池配置。

在工业UPS领域，为了更好的适应高、低温恶劣环境需求，镍镉电池也被广泛应用，工业UPS的充电器除了满足铅酸电池之外，还需要满足镍镉电池的充放电特性。

总结：

工业UPS按工业现场的多样化需求和恶劣环境设计制造，在充分满足客户需求的过程中，体现了项目管理的运用。所以在这里我们对工业UPS的理解应不仅停留在产品层面，它实际上是在对客户需求充分理解的基础上，为客户提供整体的电源保护解决方案(见图4)，并把此方案作为一个工程项目，与客户充分合作一同进行项目工程设计、项目管理、现场服务和运行维护的动态过程(见图5)。从一定意义上看，可以把工业UPS供应商理解为一个工程公司。

EMERSON/CHLORIDE工业电源保护解决方案