俄乌战场下,乌克兰当前面临的自杀式无人机袭击已成为关键基础设施的常态威胁。
这些袭击直接导致电力中断,例如通过摧毁发电厂、变电站、变压器和输电线路造成即时破坏;同时,一些中断则源于预先安排的电网调整,因为现有系统并非设计用于部分发电设施和变压器处于损毁或维修状态下的持续运行。
这种双重压力在冬季尤为严峻:
气温下降促使居民延长室内停留时间,并增加电加热设备的依赖。
这些设备本质上将电能直接转化为热能,消耗量巨大。为缓解整体负荷,当局甚至实施官方计划,免费为居民更换旧式灯泡为高效LED灯泡,此举不仅减轻电网负担,还为用户带来长期节能效益。

鉴于这些挑战,转向备用电源解决方案已成为必要措施。
以下将概述乌克兰社会和企业的应对策略,并聚焦于特定案例。
在社区层面,公寓楼内的基本设施,如供水泵、电梯和走廊照明,有时配备备用电源系统,前提是居民通过投票机制批准在楼宇内投资本地发电机。这种集体决策体现了基层韧性的重要性。
随着停电事件进入第四年,互联网服务提供商已广泛部署技术应对方案。例如,为RJ45/铜缆连接配备电池备份可维持约12小时运行,而采用FTTH(光纤到户)技术则进一步延长至1-2天。该技术优势在于,单一中心节点可通过无源光纤高效服务数千户住宅,无需中间交换设备,从而最大化备份效率。

小型企业则倾向于使用发电机维持停电期间的运营,这虽确保业务连续性,但也导致周边环境噪音显著增加。作为对比,大型超市和公寓楼采用的发电机组体积相当于一辆汽车,其运行噪音远低于小型设备,类似于汽车发动机相对于摩托车发动机的噪音差异较低。
在个人层面,居民常用便携式电源站(如Bluetti和Ecoflow品牌最为流行)备份公寓内必需设备。停电期间,此类产品的价格通常上涨20%至60%,反映了市场供需动态的必然结果。此外,路由器可通过电源银行结合USB-C至DC12V电缆供电,此配置近年来因其简便性和可靠性而广受欢迎。
这些通用解决方案为特定业务场景提供了基础,但针对高功耗设备的需求往往要求定制化构建。接下来,将详述一例手机农场运营的电源备份案例。
具体案例分析
本案例,是乌克兰人,针对一套高可靠性设备系统设计电源支持的解决方案,包括一台HP ProLiant DL380p G8服务器、一台HP ProLiant DL360p G8服务器,以及20台Google Pixel 6手机。经精确测量,该系统总功耗约为500瓦。

基于平均预定停电持续约5小时的经验数据,计算得出所需电池容量约为2.5kWh。这一评估为后续组件选型奠定了量化基础。

在评估现成产品时,Ecoflow品牌的DELTA 2 Max型号(容量2kWh,售价约1500美元)容量不足,而升级版DELTA Pro(容量3.6kWh,售价约2300美元)虽满足需求,但定价过高。市场现成解决方案的普遍高成本促使团队转向自主构建路径。最终,自制系统总成本控制在600美元,且性能指标(如容量和效率)优于售价2300美元的Ecoflow产品。

在乌克兰,这种DIY电池系统构建已成为技术熟练人士的普遍实践,以实现成本优化和性能提升。然而,该过程要求采购独立组件:包括电池芯、保护板、220V AC逆变器和充电器,并进行手动组装与连接。操作不当可能引发设备损坏、火灾隐患或对周边安全构成威胁,因此需严格遵守安全协议。
构建伊始,首先评估电池芯化学成分。
最常见选项为锂基系列:
Li-Ion、Li-NCA、Li-NMC和LiFePO4。
本案例选用LiFePO4,与多数乌克兰电池方案实践一致,因其在价格、性能与安全性方面的均衡特性。
因此,安全性尤为关键,在过充等故障下,其他类型电池可能引发爆炸或类似铝热剂的燃烧,而LiFePO4仅表现为膨胀或通过专用安全阀释放多余气体。尽管气体释放对健康不利,但可有效避免火灾扩散。
每个电池芯标称电压为3.45V,故需串联多芯(本例为4芯,输出12-13V)。
初始采购为4枚Envision LiFePO4 315Ah电池芯,总原始容量达4.3kWh。
采购渠道为本地经销商,该经销商直接从某国工厂批量进口数百枚芯,确保供应链稳定性。
此外,方案中的应用团队还获得一枚备用BMS(电池管理系统)板,该板原为经销商自用,但经协商出售,从而节省单独采购时间。
BMS板置于电池芯与负载之间,其核心功能包括防止过充/过放、防护过电流/短路,并在充电过程中平衡各芯电压。即使同批芯间存在微小内阻差异导致充电不均,BMS亦可通过功率转移实现均衡,从而避免容量损失。这一模块化设计确保了系统的整体稳定性。

为实现电压转换——即将12V DC电池电压转换为230V AC市电电压,以支持服务器等标准设备——可单独采购逆变器及高电流充电器,但此类配置较为临时性。市场观察显示,Aliexpress及乌克兰平台上多数电池充电器系旧服务器电源改装而成,成本虽低但可靠性有限。

为提升系统鲁棒性,推荐选用太阳能逆变器。该设备专为太阳能板设计,可将光伏功率转换为AC、与市电混合,或在负载不足时充入电池,即使未连接太阳能板,亦内置AC充电功能,从而充当简易UPS,许多手工系统以此为核心组件。

连接整个公寓时,可通过双端插头电缆实现,但须预先关闭主断路器,以防市电恢复时逆变器损坏。更规范的方法为部署“自动转换开关”(Automatic Transfer Switch),其可根据输入电源可用性自动切换,确保无缝过渡。
组装前,仅需补充电池电源线及辅助耗材,即可启动构建流程。

电池组装流程相对简明:
将芯并排堆叠,交替连接极性(一芯负极接下一芯正极),中间置玻璃纤维板绝缘,并用胶带牢固固定。随后,将BMS板固定于末芯负极附近,连接主正负极及各芯正极平衡线(红线束)。本组装过程恰逢停电发生,凸显了实战环境的紧迫性。

BMS配置通过Android应用实现,经蓝牙连接,可调整多项参数。该应用提供LiFePO4默认预设,仅需微调几项,以匹配具体负载。
组装后,先在工作台上临时集成测试,确保功能正常,并施加最大负载压力测试连接点温度。测试中发现BMS短路保护在中高负载下误触发,经参数调整解决;另有一连接点未拧紧导致发热,已修正。这些迭代优化强化了系统的可靠性。

最终,将系统运至现场安装。鉴于业务核心为手机农场,团队利用备用手机作为蓝牙终端显示电池状态。
系统上线仅四小时,即遭遇首次停电考验,成功验证其在极端条件下的效能。
希望我们不会有用到该方案的一天。
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