雖然屬于神話故事，但這句經(jīng)典的“天上一天，地上一年”卻帶給人們無數(shù)遐想。記得有報道稱，空間站的科學(xué)家回地球后年齡要比其雙胞胎兄弟小，科學(xué)家由此證明太空上的時間過的比地球慢，這也許變相印證了太上老君的話吧。
書歸正文，小編今天跟大家說的并不是猴哥救唐僧和相對論的事，它是一款電源，但卻和天空、時間有著微妙的關(guān)系。
天上30秒真的要地下20年么？
看來是的。
磁懸浮飛輪儲能UPS歷史
在前幾天，我們報道了一篇《鉛酸電池太土！圖解新型磁懸浮飛輪儲能UPS》的文章，讀者的關(guān)注度很高。許多問題由此而生：這東西誰發(fā)明的？它和普通鉛酸電池有什么區(qū)別？誰用過它？價格是多少？它靠譜么？等等。帶著此類問題，小編采訪了飛輪儲能UPS供應(yīng)商的相關(guān)技術(shù)人員，得到一些相對專業(yè)的解釋。
說起飛輪儲能UPS，我們不妨先了解一下它的歷史：
圖1
1972年，美國NASA（國家航空航天局）開始研究磁懸浮動量輪，但限于當(dāng)時的技術(shù)水平，并沒有得到發(fā)展。20世紀(jì)90年代初，由于電路拓撲思想的發(fā)展，碳纖維材料的廣泛應(yīng)用，在NASA Power and Propulsion Office的支持下，基于電磁軸承的磁懸浮姿控儲能兩用飛輪技術(shù)迅速發(fā)展。美國太空總署已在空間站安裝了48個飛輪電池，聯(lián)合在一起可提供超過150KW的電能。而相比普通鉛酸電池，它僅能儲存30秒的電能，說它是“天上30秒”？“天上”、“30秒”正是因此而來。
飛輪儲能的研究之路并不平坦，美國人從70年到80年，再從90年到2000年，這項技術(shù)經(jīng)歷了斷斷續(xù)續(xù)20年的發(fā)展，終于可以在各個領(lǐng)域使用。說其研究時間為“地下20年”，并不為過。
在國內(nèi)，基于磁懸浮飛輪的研究始于20世紀(jì)90年代末，主要研制單位有北京航空航天大學(xué)、國防科技大學(xué)等單位。北京航空航天大學(xué)于1999年開始論證單框架磁懸浮控制力矩陀螺之后，在國家863-2高技術(shù)航天領(lǐng)域項目的支持下進行了我國空間站用高速、長壽命單框架磁懸浮控制力矩陀螺的攻關(guān)，研制出多臺角動量為200Nms的磁懸浮控制力矩陀螺原理樣機。
但是，由于經(jīng)驗、人員、經(jīng)費、選材、環(huán)境等各種原因，我國的飛輪技術(shù)尚只處于試驗階段，不能達到長時間、高儲能的標(biāo)準(zhǔn)，所以該技術(shù)離產(chǎn)品出現(xiàn)還有很長一段路要走。
飛輪UPS基本原理
磁懸浮飛輪UPS的主體是個真空容器里的不停旋轉(zhuǎn)的飛輪和與飛輪連接在一起的兩個電機。飛輪里有磁鋼片，外面裹著碳纖維材料防止飛輪解體。當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，它就具有一定的動能。飛輪電池正是以其動能轉(zhuǎn)換成電能的。
在外電源的驅(qū)動下，電機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速從而增大其功能；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能（動能）到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)飛輪電池發(fā)出電的時，飛輪轉(zhuǎn)速逐漸下降，由于飛輪是在真空環(huán)境下運轉(zhuǎn)的，所以轉(zhuǎn)速極高?，F(xiàn)在飛輪一般都能做到四五萬轉(zhuǎn)，所以儲存的能量極大。
這個原理說起來并不復(fù)雜，但就產(chǎn)品本身材質(zhì)和內(nèi)部元件構(gòu)成部分，一直是處于外國商家完全保密的狀態(tài)。對于20多年的技術(shù)投資，人家自然不會輕易送給他人。
三點主要差異
和鉛酸電池相比，飛輪UPS也有著許多特點，這里面有相同點有不同點，相比其他產(chǎn)品參數(shù)，我覺得以下這些特點更能突顯它的優(yōu)勢和劣勢。接下來，小編就儲能時間、成本、溫控這三個角度來談?wù)勶w輪UPS與傳統(tǒng)產(chǎn)品的差別。
儲能時間：據(jù)悉，飛輪UPS和傳統(tǒng)UPS產(chǎn)品的技術(shù)都很成熟，雖然就蓄電時間方面一個只有30秒，一個有個幾小時，但其結(jié)果并無差異，都是通過暫時的放電給柴油發(fā)電機，由柴油發(fā)電機維持設(shè)備的正常運行。
雖然專家這么說，但就小編的感受，這個蓄電時間真是差了十萬八千里，如果30秒沒能啟動發(fā)電機，那后果……
雖然困惑明顯，但技術(shù)人員對自己的產(chǎn)品頗為自信。他們認為啟動發(fā)電機只需要15秒的時間，30秒已經(jīng)為各種時間損耗可能性做了充足的準(zhǔn)備。
好吧，我就算不能完全相信專家的言論，總要給NASA一點面子，下次51CTO一定會采訪一下飛輪UPS用戶，聽聽他們對這款產(chǎn)品的意見。
成本：這個的確是飛輪UPS的軟肋。由于產(chǎn)品理念的差異，導(dǎo)致其設(shè)計材料成本要高出普通UPS不少（價格約是鉛酸同型號電池的3倍左右），這也是不少用戶放棄購買它的主要原因。
專家承認其產(chǎn)品的初次投入價格高于普通產(chǎn)品，但因為其維護成本很低，經(jīng)過10年之后，其成本將和普通UPS持平，再往后成本將小于鉛酸電池。其成本優(yōu)勢在20年使用年限的高壽命下才能顯現(xiàn)。
聽到這里，小編突然腦海中浮現(xiàn)出了一則A.O史密斯熱水器的廣告：我們的熱水器可以用50年……也許外國產(chǎn)品真的名副其實，也許不是。電源壽命問題總要20年后才能得出結(jié)論，但初期的投入成本是實打?qū)嵉摹?
雖然飛輪UPS價格略高，我認為能買得起飛輪UPS的客戶都是不差錢的，所以這個差異可以用高品質(zhì)的產(chǎn)品所代替掉。
溫控：為什么說這個差異，“飛輪”還有模塊化安裝、低碳、支持過載、高品質(zhì)電流輸出等眾多特點，因為這個技術(shù)是大多數(shù)UPS幾乎無法比擬的，是磁懸浮飛輪UPS真正的殺手锏。
0-40度的可適應(yīng)溫差使其能在缺少空調(diào)、十分惡劣的工作環(huán)境下正常工作。為什么NASA會花20年的時間研究它？恰恰是因為太空中無法滿足傳統(tǒng)UPS對環(huán)境的需求，無法保障電源的持續(xù)穩(wěn)定的供給。所以經(jīng)過了兩個10年的時間，磁懸浮飛輪UPS浮出水面，滿足了NASA對電源溫度的要求。
不得不承認，美國國家航空航天局的案例總給人一種遠在天邊的感覺（的確離地球太遠了），但其實這個家伙已經(jīng)來到了我們的身邊。
在60年國慶閱兵期間，在十運會期間，甚至在現(xiàn)在正如火如荼的世博會上，都有飛輪UPS的身影。只不過在戶外以集裝箱卡車形象出現(xiàn)的它，并沒有引來媒體過多的關(guān)注。相信其還是完成了其基本的供電任務(wù)，至少小編并沒有發(fā)現(xiàn)這些重要慶典中出現(xiàn)斷電的新聞。
感慨30秒與20年
通過對磁懸浮飛輪UPS的了解，小編深深感受到我們和國際先進技術(shù)的差距所在。UPS產(chǎn)品有20年的差距，處理器產(chǎn)品有多少年的差距，生活水平有多少年的差距。想想UPS、想想龍芯，想想我們正在后面一路追趕的科學(xué)技術(shù)，這需要我們幾代人來追趕呢？如果我們能承認差距、踏踏實實、腳踏實地的去追趕，也許為時不晚。如果我們的科研僅僅停留于應(yīng)付論文，混文憑、職稱，那我們和西方發(fā)達國家的科技差距將越來越大。
人家花了20年的時間，研究出了個30秒產(chǎn)品。過20年后，本國的UPS市場會有哪些驚喜帶給我們呢。也許真是一個天上，一個地下吧。
