桥式电力：使燃料电池能作后备系统

瀑布式结构

在历史上，一个单一的电力发电方式，比如一台柴油发电机与一套简单的电池反馈逆变器不间断电源一起作为电桥使用。对于这些装置，鉴于典型的不间断电源仅能够支持八到二十分钟的载荷，一个较小的电力故障不会造成很大的影响。柴油发电机与电池不间断电源系统的一个主要问题就是可靠性和维护。电信公司需要一套典型的发电机/电池联合体系提供更高的可靠性。更复杂的构架正被引入，服务于电讯业、数据系统以及那些无法承受丝毫电力中断的制造工艺。“瀑布式”系统将一系列不同的连续供电技术（例如：发电机、燃料电池、微涡轮机）层叠使用，用短时间电桥动力技术（如：电池、超级电容器、储能轮）跨接每一次跃迁。就电桥技术中的许多可选方案来讲，总体可靠性要求是必须要考虑的。随着超级电容器产业的成熟，超级电容器比老式传统电桥技术具有更高的竞争力，在很多情况下也更有优势。

超级电容器提供的功能

超级电容器为关键任务的备电系统能够运转良好提供功能性、可靠性并减少寿命周期成本。因超级电容器被严格地用作电桥，它的高功率密度非常适合为30-100秒的短周期提供大功率电力支持。一个电池尺寸大小取决于输电时间的长短，通常它们的尺寸比实际需求大。如果一个电池的尺寸按实际所需的持续供电时间来设定，那么他将难以供应必要的电力。此外，因为相对电池来讲超级电容器依照完全不同的原理工作，超级电容器能够延时充电而无任何电容损失。而电池则因为延时充电会造成容量损失而声名狼藉。

与电池比起来超级电容器还有另一个明显的不同——它们非常适合支持燃料电池。一个燃料电池的输出随负载而变化（负载受控于功率电子）。一个电池的输出值是相当固定的，所以燃料电池输出的负载将会影响燃料电池的性能（除非使用在直流系统中功率电子的输出上，但是电池的输出又会受到控制）。另一方面，一个超级电容器没有固定的工作电压，因此可以直接跨接在燃料电池的输出，并直接接入功率电子。

超级电容器减少寿命周期成本

在之前引用的Citigroup报道中，电池的更换周期为三到五年，并且对于环境温度的依赖性很强。考虑到电池的使用寿命是在华氏75到78度的环境温度基础上，而在一套装置中温度的变化要远远超出这个范围。超级电容器却可以在超过十年的时间内高性能地运行，并且具备更宽的运行温度范围，最重要的是它还能够减少整个系统的运行和维护成本。

超级电容器提供可靠性

有关电池的一个关键的挑战就是在测量其充电状态上的困难。操作员需要使用大量的运算和电路才能指示电池中剩余多少电量。另一方面，一个超级电容器可以被单独测量电压；知道了电压，就知道了充电状态。结合了很宽的温度范围、长使用寿命以及灵活的电压范围，超级电容器可提供给桥式电力极其可靠的解决方案。

您如何保障可靠的电力？

依Steve Fairfax所言，问题是很复杂的，因为电子电力网络比过去的可靠性更低了。“由于多种原因，电网供给的电力比以前的可靠性更低了，并且我们预计这种可靠性将继续降低。”

在如何保障电力的可靠性方面专家们也存在争议。场地出租服务公司Equinix的创始人兼总裁 Jay Adelson说“你们在走冤枉路，”“你们每周都检查你们的不间断电源，你们还安装了多余的发电机，并且你们还为柴油机签署了三份燃料合同，以便电网断电时你们有可能继续工作，只是有可能。”

随着新型燃料电池与超级电容器技术在商业领域的应用与技术领域的可行，Adelson先生的需求将会早日实现。超级电容器能减少或者根本不需要每周对不间断电源做检修，并且燃料电池已经证明可靠性远大于发电机。随着转换技术的发展（从碳氢化合物中提取氢），一个联合供暖供电燃料电池可由天然气充电，天然气可通过管道输运进设备，胜于瓶装氢，可确保24/7动力实用性且无需运输柴油机燃料。(end)

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