不間斷電源（UPS）供電系統執行著許多重要功能，其使用價值在于停電期間為需要不間斷工作的精密設備提供緊急能源。在市電突然斷電且后發電機未啟動前，為需要保護的敏感設備和關鍵數據提供電力支持。
現在，大多數的UPS產品仍在使用鉛酸蓄電池作為蓄能電源，其成熟的技術和良好的成本效益是目前使用最廣泛的儲能解決方案。盡管鉛酸蓄電池具有經濟、維護方便等優點，但是歐盟于2006年7月1日頒布的ROSH指令中，明確指出含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴二苯醚、多溴聯苯等重金屬或阻燃劑的電子電氣產品將不允許進入歐盟市場。由2007年3月1日起我國也開始實施了ROHS認證，凡在中華人民共和國銷售的電氣電子產品都應符合ROHS指令。
從這一認證開始以來，不間斷電源廠家都已經開始尋找一種更環保且不昂貴的電源技術來代替鉛酸蓄電池，并且已經研發出了飛輪蓄能、超級電容器、燃料電池和鋰離子電池四種備用電源解決方案，其可行性似乎已經為取代鉛酸蓄電池做好了準備。
本文就鉛酸蓄電池和這四種備用電源解決方案探討其優缺點以及未來發展前景。
鉛酸蓄電池的優缺點
鉛酸蓄電池在發明的150年來，其技術幾乎沒有明顯的改進，但是它卻仍然是應用于UPS產品待機的首選儲能解決方案，主要原因是還沒有其他的主流技術可以有效地滿足不間斷工作系統的特殊需要。
優點：經濟實惠
應用于UPS供電系統的鉛酸蓄電池大部分時間處于閑置狀態，只有在停電的情況下，才將化學能轉換成電能經UPS提供給負載。其使用率雖然很低，但是一旦出現停電，蓄電池能夠迅速釋放電能保證負載的不間斷運行，所以鉛酸蓄電池是作為后備電源的理想選擇。
鉛酸蓄電池能夠提供相對較長的備份時間，它相對較低的價格使其成為了最具成本效益且廣泛使用的儲能解決方案。
鉛酸蓄電池缺點分析：
第一， 一般用于大中型數據中心的蓄電池組體積較大，并且非常沉重，龐大的電池組占地面積及空間較多。
第二， 較高的維護費用?，F在UPS產品中使用的密封鉛酸蓄電池，廠家們通常成為“免維護鉛酸蓄電池”。事實上，這些鉛酸蓄電池每年至少檢查兩次，看它們的各極導線夾頭有無松動或燒損現象，電池殼體有無開裂和損壞的情況，以確保他們有良好的工作秩序。如果聘請專家來進行這些工作，其費用支出較高。
第三， 鉛酸選電池組壽命短，更換費用高。鉛酸蓄電池的使用壽命一般為4年，而UPS的使用壽命一般為它們的2-3倍。這就意味著數據中心在建設初期必須把蓄電池組的費用列在預算之內。
第四， 昂貴的廢舊電池處理費用。UPS所使用的大量鉛酸蓄電池含有劇毒硫酸，處理淘汰的鉛酸蓄電池費用昂貴。
第五， 不可預測的可靠性。在對鉛酸蓄電池的每次放電檢測時，都會降低鉛酸蓄電池的性能以及減少其壽命。另外，電池組需要安裝檢測系統，用來檢測出需要更換的單只電池，并提供實時的報告和報警。以免出現老化的電池導致電池備份時間縮短。
由于鉛酸電池的諸多缺陷，使數據中心的管理人員渴望能夠有更新的技術來代替鉛酸蓄電池。目前，飛輪蓄能、超級電容器、燃料電池和鋰離子四種儲能技術已經顯示出可行性。雖然還沒有在UPS產品中廣泛應用，但是已經獲得了越來越多的關注。
飛輪儲能技術
飛輪通常安裝在UPS的底部，由交流市電驅動交流電動機旋轉，從而帶動同軸的慣性飛輪利用磁懸浮軸承同速旋轉。當市電斷電時，平時儲存在慣性飛輪中的動能仍可不間斷地帶動發電機旋轉，使發電機繼續給負載供電。
優勢：
1.無需占地面積。飛輪置于UPS內部，比起鉛酸蓄電池組，不需要專門的放置室。
2.環保無污染。飛輪儲能系統不含有害化學物質，對環境的影響甚小。
3.使用壽命長。飛輪通常的使用壽命為10年，且在工作過程中不影響其性能。
4.較低的維護費用。飛輪的維護相對比較簡單，與預防行的蓄電池維護相比要便宜得多。
缺點：
1.備份時間較短。鉛酸蓄電池可以根據UPS的容量進行配置，應急時間可達數十分鐘乃至幾個小時。但是飛輪儲能系統只能提供30秒的待機能耗，即便是安裝多個飛輪，也只不過是幾分鐘而已，且不可以在線維護?！ ?/span>
2.更高的成本。飛輪系統的金屬盤性能通常取決于軸承，此軸承每隔5年就必須更換，且價格昂貴。即便是采用飛磁懸浮軸承技術，價格依然是讓人望而卻步。
3.部件更換費用昂貴。飛輪系統包含磁懸浮軸承、真空泵、磁力線圈等，這些部件的更換的時間間隔需按照廠商提出的建議，由于部件的特殊性，其費用要估算在系統的總成本里。
雖然飛輪技術在不斷地改善，但進展緩慢。因此，飛輪對進一步延長發電機在市電斷電時的繼續供電時間已無能為力，對大多數數據中心來說，30秒遠遠不能滿足重要IT系統不間斷運行的需求。
飛輪的使用范圍可以向適合它們的特定環境發展。例如醫院，醫院往往配備有發電機，并且可在市電斷電后10秒鐘投入使用，在這種前提下，飛輪的所提供的30秒待機能耗足夠完成這一任務。對符合這種情況的客戶，飛輪儲能系統對他們具有一定的吸引力?！ ?/span>
超級電容器
超級電容器采用了電化學雙層原理，又叫雙電層電容器（ElectricDoubleLayerCapacitor;EDLC)，也叫功率電容器(PowerCapacitor)，是一種介于普通電容器和二次電池之間的新型儲能裝置。超級電容器集高能量密度、高功率密度、長壽命等特性于一身，具有工作溫度寬、可靠性高、可快速循環充放電和長時間放電等特點。
優點：
超級電容器與飛輪儲能技術有著共同的優點。他們的體積更小，并且使用無毒害原料。即便是經常充放電也不會影響其性能和壽命。最重要的一點是，超級電容器是固態物體，沒有可移動的部件，因此減少了維修量。
缺點：
超級電容器是一種提供待機能耗極短的脈沖電源。一個典型的超級電容器僅能提供10秒的待機能耗。和鉛酸蓄電池相比，超級電容器也是昂貴的。平均而言，一個超級電容前期費用
大約是一個等效鉛酸蓄電池的1.5倍?！ ?/span>
在未來的3至5年，技術的進步可能是備份時間從10秒延長到30秒，不過這對數據中心關鍵負載來說仍遠遠不夠，所以不可能普遍使用。不過，一旦超級電容器可以達到30秒待機能耗，以它的價格優勢很可能代替飛輪儲能技術，要做的只是設置一個有效的備用電源解決方案。
燃料電池
燃料電池(FuelCell)是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置（通常是氫為能源的）。它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”而是一個“發電廠”。氫燃料蓄電池的排放物僅是水以及參與反映的氫和氧。
優勢：
1.效率高。燃料電池按著電化學原理直接將燃料的化學能轉換為電能，理論上它的整體熱電合并效率可達90%以上。
2.噪音低。燃料電池結構簡單，并且沒有高速運轉機械，可以安靜地將燃料的化學能轉化為電能，實驗證明，距離40kW磷酸燃料電池4.6m的噪音值為60dB?！ ?/span>
3.污染低。當以氫燃料作為燃料電池原料時，制取過程中二氧化碳的排放量比熱機過程少40%以上，可以有效地減緩地球溫室效應。其次，由于燃料電池所使用的的燃料氣體在反應前必須脫硫，所以幾乎不排放硫化物氣體和氮化物氣體，減輕了對大氣的污染。當以純氫為燃料時它的產物只有純水?！ ?/span>
4.原料廣。對于燃料電池而言，只要含有氫原子的物質都可以作為燃料，例如天然氣、石油、煤炭等氣化產物，或是沼氣、酒精、甲醇等，因此燃料電池非常符合能源多樣化，可以減緩主流能源耗竭?！ ?/span>
5.應用廣泛。發電量由單節電池的功率和數目決定，不論發電規模大小均能保持高發電效率。目前發展中燃料電池所能提供的電力范圍在1W~1000MW之間，包括可攜帶式電力、車輛電力、現場型汽電共生電廠、分散型電廠以及集中型電廠等。
缺點：
1.安全問題。氫氣是可燃物，因此燃料電池的用戶在安裝、使用、存儲時必須小心謹慎?！ ?/span>
2.高成本。雖然見年來燃料價格已經顯著下降，但其價格還是遠遠高于鉛酸蓄電池。
3.供電系統切換時間長。當市電停止時，燃料電池需要大約30秒的時間才能開始運行，在此期間，UPS的啟動需要采用小電池提供后備電源。
考慮到氫氣的易燃性，燃料電池制造商正在尋找可代替氫氣的燃料，已提高安全性和加速采用率。然而，盡管燃料電池成本在不斷下降，但其價格仍遠遠高于鉛酸蓄電池，且這種情況仍將維持一段較長的時間。因此，燃料電池在現階段可能僅作為UPS備用電源存在?！ ?/span>
鋰離子電池
便攜式電子產品以電池作為電源。隨著便攜式產品的迅猛發展，鋰離子電池已普遍使用。雖然在數據中心或是工業應用中很少用到，但鋰離子電池有著與鉛酸蓄電池相同的功能?！ ?/span>
優點和缺點：鋰離子電池最大的優點是比能量比。目前，最好的鋰離子蓄電池與鉛酸蓄電池相比，其重量減輕30%，面積節省30%以上，同時備份時間提高了30%?！ ?/span>
但是，其成本卻比鉛酸蓄電池高出了4倍。另外，其安全性較差，鋰離子電池可能會因為過熱而爆炸?！ ?/span>
現階段鋰離子電池價格昂貴，在短時間內還不能有效地代替鉛酸蓄電池用于UPS供電系統。但是，鋰離子電池的小尺寸和高密度使其對電動汽車廠商極具吸引力。因此，汽車制造商正積極同鋰離子電池供應商開發更安全，更緊湊，更便宜的產品。
事實上，鋰離子電池因為與鉛酸蓄電池擁有相同的功能與性能，因此專家預測鋰離子電池可能成為UPS備用電源的首選技術。
結論
對于可以代替鉛酸蓄電池的可行性技術，是人們一直追尋的目標。作為UPS備用電池解決方案，飛輪、超級電容、燃料電池和鋰離子電池都在節能和環保上比鉛酸蓄電池具有優勢。不過他們目前也有顯著的缺點，特別是它們昂貴的價格還不能被UPS用戶所接受?！ ?/span>
不過技術不斷在進步，在備用電源領域一定會出現運作更可靠，更符合成本效益，并能降低擁有成本的新技術。
