不间断电源（UPS）供电系统执行着许多重要功能，其使用价值在于停电期间为需要不间断工作的精密设备提供紧急能源。在市电突然断电且后发电机未启动前，为需要保护的敏感设备和关键数据提供电力支持。
现在，大多数的UPS产品仍在使用铅酸蓄电池作为蓄能电源，其成熟的技术和良好的成本效益是目前使用最广泛的储能解决方案。尽管铅酸蓄电池具有经济、维护方便等优点，但是欧盟于2006年7月1日颁布的ROSH指令中，明确指出含有铅、汞、镉、六价铬、多溴二苯醚、多溴联苯等重金属或阻燃剂的电子电气产品将不允许进入欧盟市场。由2007年3月1日起我国也开始实施了ROHS认证，凡在中华人民共和国销售的电气电子产品都应符合ROHS指令。
从这一认证开始以来，不间断电源厂家都已经开始寻找一种更环保且不昂贵的电源技术来代替铅酸蓄电池，并且已经研发出了飞轮蓄能、超级电容器、燃料电池和锂离子电池四种备用电源解决方案，其可行性似乎已经为取代铅酸蓄电池做好了准备。
本文就铅酸蓄电池和这四种备用电源解决方案探讨其优缺点以及未来发展前景。
铅酸蓄电池的优缺点
铅酸蓄电池在发明的150年来，其技术几乎没有明显的改进，但是它却仍然是应用于UPS产品待机的首选储能解决方案，主要原因是还没有其他的主流技术可以有效地满足不间断工作系统的特殊需要。
优点：经济实惠
应用于UPS供电系统的铅酸蓄电池大部分时间处于闲置状态，只有在停电的情况下，才将化学能转换成电能经UPS提供给负载。其使用率虽然很低，但是一旦出现停电，蓄电池能够迅速释放电能保证负载的不间断运行，所以铅酸蓄电池是作为后备电源的理想选择。
铅酸蓄电池能够提供相对较长的备份时间，它相对较低的价格使其成为了最具成本效益且广泛使用的储能解决方案。
铅酸蓄电池缺点分析：
第一， 一般用于大中型数据中心的蓄电池组体积较大，并且非常沉重，庞大的电池组占地面积及空间较多。
第二， 较高的维护费用。现在UPS产品中使用的密封铅酸蓄电池，厂家们通常成为“免维护铅酸蓄电池”。事实上，这些铅酸蓄电池每年至少检查两次，看它们的各极导线夹头有无松动或烧损现象，电池壳体有无开裂和损坏的情况，以确保他们有良好的工作秩序。如果聘请专家来进行这些工作，其费用支出较高。
第三， 铅酸选电池组寿命短，更换费用高。铅酸蓄电池的使用寿命一般为4年，而UPS的使用寿命一般为它们的2-3倍。这就意味着数据中心在建设初期必须把蓄电池组的费用列在预算之内。
第四， 昂贵的废旧电池处理费用。UPS所使用的大量铅酸蓄电池含有剧毒硫酸，处理淘汰的铅酸蓄电池费用昂贵。
第五， 不可预测的可靠性。在对铅酸蓄电池的每次放电检测时，都会降低铅酸蓄电池的性能以及减少其寿命。另外，电池组需要安装检测系统，用来检测出需要更换的单只电池，并提供实时的报告和报警。以免出现老化的电池导致电池备份时间缩短。
由于铅酸电池的诸多缺陷，使数据中心的管理人员渴望能够有更新的技术来代替铅酸蓄电池。目前，飞轮蓄能、超级电容器、燃料电池和锂离子四种储能技术已经显示出可行性。虽然还没有在UPS产品中广泛应用，但是已经获得了越来越多的关注。
飞轮储能技术
飞轮通常安装在UPS的底部，由交流市电驱动交流电动机旋转，从而带动同轴的惯性飞轮利用磁悬浮轴承同速旋转。当市电断电时，平时储存在惯性飞轮中的动能仍可不间断地带动发电机旋转，使发电机继续给负载供电。
优势：
1.无需占地面积。飞轮置于UPS内部，比起铅酸蓄电池组，不需要专门的放置室。
2.环保无污染。飞轮储能系统不含有害化学物质，对环境的影响甚小。
3.使用寿命长。飞轮通常的使用寿命为10年，且在工作过程中不影响其性能。
4.较低的维护费用。飞轮的维护相对比较简单，与预防行的蓄电池维护相比要便宜得多。
缺点：
1.备份时间较短。铅酸蓄电池可以根据UPS的容量进行配置，应急时间可达数十分钟乃至几个小时。但是飞轮储能系统只能提供30秒的待机能耗，即便是安装多个飞轮，也只不过是几分钟而已，且不可以在线维护。
2.更高的成本。飞轮系统的金属盘性能通常取决于轴承，此轴承每隔5年就必须更换，且价格昂贵。即便是采用飞磁悬浮轴承技术，价格依然是让人望而却步。
3.部件更换费用昂贵。飞轮系统包含磁悬浮轴承、真空泵、磁力线圈等，这些部件的更换的时间间隔需按照厂商提出的建议，由于部件的特殊性，其费用要估算在系统的总成本里。
虽然飞轮技术在不断地改善，但进展缓慢。因此，飞轮对进一步延长发电机在市电断电时的继续供电时间已无能为力，对大多数数据中心来说，30秒远远不能满足重要IT系统不间断运行的需求。
飞轮的使用范围可以向适合它们的特定环境发展。例如医院，医院往往配备有发电机，并且可在市电断电后10秒钟投入使用，在这种前提下，飞轮的所提供的30秒待机能耗足够完成这一任务。对符合这种情况的客户，飞轮储能系统对他们具有一定的吸引力。
超级电容器
超级电容器采用了电化学双层原理，又叫双电层电容器（ElectricDoubleLayerCapacitor;EDLC)，也叫功率电容器(PowerCapacitor)，是一种介于普通电容器和二次电池之间的新型储能装置。超级电容器集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，具有工作温度宽、可靠性高、可快速循环充放电和长时间放电等特点。
优点：
超级电容器与飞轮储能技术有着共同的优点。他们的体积更小，并且使用无毒害原料。即便是经常充放电也不会影响其性能和寿命。最重要的一点是，超级电容器是固态物体，没有可移动的部件，因此减少了维修量。
缺点：
超级电容器是一种提供待机能耗极短的脉冲电源。一个典型的超级电容器仅能提供10秒的待机能耗。和铅酸蓄电池相比，超级电容器也是昂贵的。平均而言，一个超级电容前期费用
大约是一个等效铅酸蓄电池的1.5倍。
在未来的3至5年，技术的进步可能是备份时间从10秒延长到30秒，不过这对数据中心关键负载来说仍远远不够，所以不可能普遍使用。不过，一旦超级电容器可以达到30秒待机能耗，以它的价格优势很可能代替飞轮储能技术，要做的只是设置一个有效的备用电源解决方案。
燃料电池
燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置（通常是氢为能源的）。它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。氢燃料蓄电池的排放物仅是水以及参与反映的氢和氧。
优势：
1.效率高。燃料电池按着电化学原理直接将燃料的化学能转换为电能，理论上它的整体热电合并效率可达90%以上。
2.噪音低。燃料电池结构简单，并且没有高速运转机械，可以安静地将燃料的化学能转化为电能，实验证明，距离40kW磷酸燃料电池4.6m的噪音值为60dB。
3.污染低。当以氢燃料作为燃料电池原料时，制取过程中二氧化碳的排放量比热机过程少40%以上，可以有效地减缓地球温室效应。其次，由于燃料电池所使用的的燃料气体在反应前必须脱硫，所以几乎不排放硫化物气体和氮化物气体，减轻了对大气的污染。当以纯氢为燃料时它的产物只有纯水。
4.原料广。对于燃料电池而言，只要含有氢原子的物质都可以作为燃料，例如天然气、石油、煤炭等气化产物，或是沼气、酒精、甲醇等，因此燃料电池非常符合能源多样化，可以减缓主流能源耗竭。
5.应用广泛。发电量由单节电池的功率和数目决定，不论发电规模大小均能保持高发电效率。目前发展中燃料电池所能提供的电力范围在1W~1000MW之间，包括可携带式电力、车辆电力、现场型汽电共生电厂、分散型电厂以及集中型电厂等。
缺点：
1.安全问题。氢气是可燃物，因此燃料电池的用户在安装、使用、存储时必须小心谨慎。
2.高成本。虽然见年来燃料价格已经显著下降，但其价格还是远远高于铅酸蓄电池。
3.供电系统切换时间长。当市电停止时，燃料电池需要大约30秒的时间才能开始运行，在此期间，UPS的启动需要采用小电池提供后备电源。
考虑到氢气的易燃性，燃料电池制造商正在寻找可代替氢气的燃料，已提高安全性和加速采用率。然而，尽管燃料电池成本在不断下降，但其价格仍远远高于铅酸蓄电池，且这种情况仍将维持一段较长的时间。因此，燃料电池在现阶段可能仅作为UPS备用电源存在。
锂离子电池
便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，锂离子电池已普遍使用。虽然在数据中心或是工业应用中很少用到，但锂离子电池有着与铅酸蓄电池相同的功能。
优点和缺点：锂离子电池最大的优点是比能量比。目前，最好的锂离子蓄电池与铅酸蓄电池相比，其重量减轻30%，面积节省30%以上，同时备份时间提高了30%。
但是，其成本却比铅酸蓄电池高出了4倍。另外，其安全性较差，锂离子电池可能会因为过热而爆炸。
现阶段锂离子电池价格昂贵，在短时间内还不能有效地代替铅酸蓄电池用于UPS供电系统。但是，锂离子电池的小尺寸和高密度使其对电动汽车厂商极具吸引力。因此，汽车制造商正积极同锂离子电池供应商开发更安全，更紧凑，更便宜的产品。
事实上，锂离子电池因为与铅酸蓄电池拥有相同的功能与性能，因此专家预测锂离子电池可能成为UPS备用电源的首选技术。
结论
对于可以代替铅酸蓄电池的可行性技术，是人们一直追寻的目标。作为UPS备用电池解决方案，飞轮、超级电容、燃料电池和锂离子电池都在节能和环保上比铅酸蓄电池具有优势。不过他们目前也有显著的缺点，特别是它们昂贵的价格还不能被UPS用户所接受。
不过技术不断在进步，在备用电源领域一定会出现运作更可靠，更符合成本效益，并能降低拥有成本的新技术。
