[XF 開箱] 緊隨時代 APC 推出 Li-ion 鋰離子電池 UPS 產品

- 苦瓜 - 2021-06-18

UPS 不間斷電源系統,在數十年前已經存在於各行各業甚至不同環境,小至一般家庭及辦公室,大至伺服器機房及廠房等,都會經常見到 UPS 的出現。過往大部份 UPS 都是搭配一組或一系列的鉛酸電池,當停電時會從電池進行放電及轉換,繼續提供輸出電力,但鉛酸電池每隔數年就需要更換,而且亦需定期放電作保養。近年鋰離子電池發展成熟,而作為全球 UPS 領導者的 APC 就率先推出採用鋰離子電池的 UPS 產品。

以往採用鉛酸電池設計的 UPS 不間斷電源系統,電池較重較大,電池壽命一般為 3~5 年,鋰離子電池為何會與 UPS 拉上關係呢?有曾使用過 UPS 的用家都可能知道,一般 UPS 不間斷電源系統使用的電池屬於「鉛酸電池」,雖然是一個技術相當成熟的設計,成本較低廉,但缺點是需要定時放電及充電,一般使用了約 3 至 5 年就需要替換新電池。

但經過多年的研究,鋰離子電池的生產材料及化學物質都不斷變更,使能量密度增加及成本下降,加上電池的組合方式與線路亦令安全性不斷提高,逐漸不同行業都開始著手研究利用鋰離子電池取代過往的能源供應方式,例如作為 UPS 產品的領頭之一 APC。

兩種不同電池比較,壽命方面鋰離子電池明顯較高

APC Lithium-ion UPS 系列介紹

APC 今次推出的 Lithium-ion UPS 主要設有兩個系列,分別是 On-Line 線上式以及 Line-Interactive 線上互動式,功能上差異不大,唯電力供應方式與線路設計上略有不同,詳細亦可參考 XF 過往介紹 APC UPS 的文章了解:連結。

換上 Lithium-ion 鋰離子電池,到底較傳統 UPS 多了甚麼優點?第一個是 UPS 及電池組的壽命,上一頁提到傳統鉛酸電池容量會按年下跌,大約 3 年就需要安排更換,所以即使電力供應穩定,用家還是逃不過更換電池的命運。但相反鋰離子電池的壽命可超過 10 年,而且電池容量亦相對穩定,APC 新的 Lithium-ion UPS 系列就經已為 UPS 機體及電池提供 5 年保養,可見 APC 對鋰離子電池非常有信心,亦讓用家減省更換電池的麻煩。

對一般用家來說更換電池可能只是一件簡單事,但對於大型企業甚至公共機關等卻是另一回事。首先每次需要更換電池時,必須對外招標或找尋供應商報價,部份更要草擬計劃書及等待審批預算,當替換的電池準備完成後亦需要聯絡不同部門,安排停機及派代表到現場更換與驗收。以往鉛酸電池的 UPS 需要每隔三數年更換一次電池,但升級至鋰離子電池 UPS 後,壽命可達 10 年以上,省去更換電池安排的煩惱,而且首 5 年也能直接通知 APC 原廠更換。

兩種 UPS 成本比較,鋰離子成本高出一半 (以美金計算,資料來源 : APC)

更高工作溫度、更長使用壽命

溫度亦是機房等最常遇到的問題,在部份較極端的環境或者個別伺服器房,溫度會比一般冷氣房高。傳統鉛酸電池最佳工作溫度介乎 20 至 25℃,當去到 40℃ 以上時,環境溫度每提高 10℃,電池壽命就會減低一半,而且當溫度回復後,不少影響是不可逆轉。相反對於鋰離子電池,不論是電池輸出的容量及壽命,溫度對它的影響相當細。

電池的能量密度亦是一大關鍵,數值會影響到電池的體積以及可維持電源的時間,鋰離子電池的密度較傳統鉛酸電池高出近 5 倍以上,意味著同樣體積或重量的電池尺寸,能夠提供到更持久的電源輸出,亦因為高密度的優勢,使 APC 能夠推出更纖簿小巧的 UPS 產品,例如僅有 1U 尺寸的 SCL500RM1UC,稍後也會再作介紹。

其實還有更多不同關於 Lithium-ion UPS 的優點,這裡未必能夠逐一列出,但基本上鋰離子電池擁有長達 10 年的壽命、APC 提供更長的 5 年保養、能夠於高溫環境如常運作、高電池密度使體積及重量減輕等,單是以上的優點就足以讓不少用家有動機及理由去選擇新的 Lithium-ion UPS 產品。

Smart-UPS On-Line Lithium-ion UPS

上文提到 APC 的 Lithium-ion UPS 分有 On-Line 線上式以及 Line-Interactive 線上互動式,On-Line 線上式常見於機房或數據中心,輸入的 AC 交流電源會轉為 DC 直流電為電池充電,同時會通過 Inverter 逆變器轉為 AC 交流電輸出,保持電壓及交流電頻率極穩定狀態。

目前 APC 在 230V 電壓的產品上提供了 1000VA、1500VA、2200VA、3000VA 合計 4 款不同型號,全部均為 2U 機架高度,深度為 590mm (1000VA / 1500VA) 及 639mm (2200VA / 3000VA)。而電池部份就需另外加配,原生標配 1 組鋰電池組,以 1U 高度設計,合計一台 UPS 需佔用 3U 高度空間。

型號上的不同 VA 代表能提供的最大輸出各有不同,同時各型號亦有不同的電源輸出維持時間,就以最入門的 1000VA (SRTL1000RMXLI) 作例子,最大輸出功率 900Watts 或 1000VA,據 APC 官網的計算機結果,在 300W、600W、900W 全滿的負載下,預設的單電池組設計分別能夠提供到 86 分鐘、46 分鐘、31 分鐘電力維持時間。

最高輸出的 3000VA 型號:SRTL3000RMXLI,就能夠提供 2700Watts 或 3000VA 電源輸出,設計上同樣與 1000VA / 1500VA 型號使用相同的電池組,原生單電池組情況下的維持時間,在 1000W 負載情況下能提供約 27 分鐘電源,若輸出達至 2000W 時運行時間仍大約有 14 分鐘。

可能有用家會希望增長電源輸出時間,確保機器在停電時有足夠時間作準備,其實 APC 亦有提供額外的電池組用作增加電源輸出時間,因為它是採以 1U 高度設計,變相更能按空間與用電量等彈性增設及堆疊,1000VA 及 1500VA 型號能增加至 5 組電池,而 2200VA 及 3000VA 就可增加至 9 組。

On-Line 系列可通過增加電池組去延長運行時間,每組電池僅 1U 高度,連同 UPS 機身合計 3U 起跳

通過串接多個同為 Lithium-ion 鋰離子電池的電池組,能夠將電源輸出時間大幅拉長。同以1000VA (SRTL1000RMXLI) 作例子,滿載 900Watts 或 1000VA 雖然只有 31 分鐘能耐,但每疊加一台電池組,時間就額外增加約 30 分鐘,連接 4 組電池後,總輸出時間能達至大約 2 小時 28 分鐘。

如果用最高輸出的 3000VA 型號,加設不同數量的電池組,運作時間同樣不斷遞增,就以 2000W 作為指標,原本只能維持 14 分鐘的 SRTL3000RMXLI,增加 2 台電池組後時間可增加 43 分鐘,連接 5 組電池的話就可提供 1 小時 22 分鐘,連接 8 台的話更擁有超過 2 小時的電力輸出。

最上銀色的 2U 設備為 SRTL3000RMXLI (不帶電池) 下方設有 2 組各 1U 的鋰離子電池組 (銀色)

UPS 型號及額外電池組數量 2000W 輸出 – 運行時間
SRTL3000RMXLI 14 mins
SRTL3000RMXLI + (1)XBP48RM1U2-LI 29 mins
SRTL3000RMXLI + (2)XBP48RM1U2-LI 43 mins
SRTL3000RMXLI + (3)XBP48RM1U2-LI 56 mins
SRTL3000RMXLI + (4)XBP48RM1U2-LI 1 hrs 9 mins
SRTL3000RMXLI + (5)XBP48RM1U2-LI 1 hrs 22 mins
SRTL3000RMXLI + (6)XBP48RM1U2-LI 1 hrs 36 mins
SRTL3000RMXLI + (7)XBP48RM1U2-LI 1 hrs 49 mins
SRTL3000RMXLI + (8)XBP48RM1U2-LI 2 hrs 2 mins

機身前方亦設有 LCD 顯示可供電時間與輸出

線上互動式 Short Depth 系列

對於部份用戶來說,基於成本的考慮,UPS 不一定需要選用 On-Line 線上式,加上現時的線上互動式 UPS 在停電時切換時間能低至 6ms 即 6/1000 秒,絕大多數的電腦、伺服器、網絡設備等都能夠抵禦如此電源切換。

僅有 1U 高度的 SCL500RMI1UC (已內建電池)

使用 Lithium-ion 鋰離子電池的 APC UPS 就屬於另一個 Short Depth 系列,因應需要及市場定位,產品設計及最大輸出就較上一部份的線上式略低,由 400Watts / 500VA 至 1350Watts / 1500VA 提供了 4 款型號,當中較特別的絕對是 400Watts / 500VA 的 SCL500RMI1UC。

SCL500RMI1UC 是一款 1U 設計的 UPS,深度亦只有大約 23.2cm,最高提供 400Watts / 500VA 輸出,如此纖薄的空間要容納電池及線路並不容易,所以市場上亦不常見,對於部份 1/4 或半高機櫃,甚至部份所謂「短Rack」網絡機櫃,深度只有 60cm 以下亦能被容納,對中小企或辦公室來說是不錯的電源方案。

跳高一級 600Watts / 750VA、800Watts / 1000VA、1350Watts / 1500VA 就會改為 2U 設計,功能上基本大同小異,唯 Short Depth 系列並不能像上一頁的 On Line 線上式產品般,通過加設額外電池組去增長電源輸出時間,畢竟 Short Depth 系列針對的是一般辦公室或中小企的機櫃設備,用電量較少,而且即使電力不足導致設備需要執行關機,影響亦不至於像大型機關般嚴重。

小總結

簡單介紹過 2 款 APC 新推出的 Lithium-ion 鋰離子電池 UPS 產品系列,最大分別在於供電設計、最高輸出電力、可否通過額外電池組增加供電時數等,用戶方面的考慮,除了上面的分別之外,可能亦要顧及到預算部份,以及機櫃日後會否有更多的設備,以便在架設前部署好。

 

雲端管理、升級、推送提示

以往 UPS 是外部電力與設備之間的電源連接橋粱,當出現停電或電壓不穩時,UPS 就會在極短時間作出反應,接手提供電力。長時間的停電,UPS 可通過機身的 USB,NO/NC 的 Relay 接點、Serial 接口、SNMP 等通知設備,並讓設備接收到通知後進行關機等動作。

若果只是極短時間的電力異常,也許是數秒甚至數分鐘的時間,設備未必會被觸發進行關機或停止等動作,如果設備是架設與用家不同的空間例如機房等,用家可能完全蒙在鼓裡,不知道曾經發生狀況。

就算沒有停電的情況,當設備欠缺恆常的管理及檢查,數年後當電池老化至一定水平亦未必有負責同事處理,更常見的是負責同事數年後可能已離職,新接手的員工亦不了解過往的設備及已排,因應上面各種情況,APC 的 SmartConnect 功能就非常合適。

APC SmartConnect 功能

APC 是第一個在 UPS 產品上加入雲端的功能的廠商,目前來說,APC 整個 Short Depth 系列,以及 SKU 產品編號最後帶有「C」的產品,在機背均會見到一個有綠色的 RJ45 網絡接口,將其連接到網絡的交換器等以接通網絡,這樣即能啟用 APC 的 SmartConnect 功能。

綠色的 RJ45 連接埠可以接上一般網絡交換器,接通到 APC SmartConnect 伺服器

SmartConnect 是架設於 Microsoft Azure 平台之上,不但能確保穩定與可靠度,而且不同地區的連接速度都有一定水準,它能夠讓用家通過網頁或手機 App 了解 APC UPS 的運行狀況、電池健康水平、甚至提交維修需求單等。

對於機房或數據中心的使用者,往往都不單只有一台機櫃,多個機櫃各有一台 APC UPS,通過同一個 APC SmartConnect 平台上,就能夠知悉所有 UPS 的資訊,不論是新舊同事進行交接、遠端管理、甚至統計電源穩定度或營運成本等,都能夠化繁為簡。

機身 LCD 顯示

除了 1U 設計的 SCL500RMI1UC ,其餘的 Li-ion UPS 產品前方均有一個 LCD 顯示器,除了顯示負載、電池容量、運行狀態之外,它亦設有彩色背光,當 UPS 有異常例如停用或電池出現問題,背光會變成紅色或琥珀色,以作警告提示,管理人員經過時便能被吸引及注意。

總結

UPS 這個產品推出多年,時至今日已經演變出更多新功能,APC Lithium-ion UPS 不但換上壽命更長而且電池更輕巧的鋰離子電池,而且因應不少公司需要遠端進行管理,加入 Smart Connect 功能,更長的硬件設備可減省維護及更換成本,軟體的優勢同樣有助企業減少人力與資源的需求,今次 Lithium-ion UPS 產品推出對用家來說絕對是喜訊。