再生负载和再生电源的优势：消除散热成本

风冷或水冷功率电阻器是最简单的负载形式。

电阻具有固定的负载曲线并遵守欧姆定律(I=V/R)2，可将放电功率(P=V*I=V/R) 100%直接转换为热量。可加载的最大功率取决于电阻的额定值。

风冷电阻将热量散发到空气中。然后使用空调或风扇将工作区域产生的热量排出。在安装有空调的实验室环境中，风冷电阻是一种非常低成本、灵活且简单的负载。但是，因产生大量热量，风冷电阻不适用于大功率测试或制造环境。

水冷电阻具有电气隔离的水连接，可利用水来排出设备中的热量。但由于水中可能含有添加剂或污染物，如果电阻损坏或连接存在泄漏，则可能会产生电气危险。水连接的要求限制了此类设备的使用地点和时间。

电子负载将放电功率(P=V*I)100%直接转换为热量。不同于电阻，除提供恒定电阻外，电子负载还可提供更复杂的负载曲线，例如恒定电流、恒定电压和恒定功率。此外，可以在不断开UUT的情况下，动态更改负载曲线。

^{图1：交流电子负载}

风冷电子负载可将废热散发到空气中，只要有足够的空间或空气冷却器容量，即可在实验室或制造空间的任何地方使用。相反，由于水冷电子负载通过水连接排放废热，使得此类负载的使用范围受限。此外，在水冷却器系统维护期间，还可能需要中断测试。

再生电子负载将放电功率(P=V*I)转换回为设施供电，从而在两个方面提高了灵活性。

首先，这降低了总体用电需求以及相关电力成本。

其次，再生显著减少了废热的产生，从而降低了设施冷却所需的能源和设备。这有助于客户在规划、升级或重新布置实验室或制造工作区时最大限度提高灵活性。

与传统负载相关的潮流如图2所示。

^{图2：使用传统负载的潮流}

通过设施连接为UUT供电。随后，在UUT的输出端连接传统负载，将功率转换为废热。再额外接电来运行冷却器，以消除工作空间中的废热。 

假设UUT的转换效率为90%，输出功率为100 kW，UUT的转换损耗将产生11.1 kW的废热；该负载将100 kW输出直接转换为废热。如将111.1 kW的总功率转化为379,123 BTU的热量，则需要大量额外功率才能将这些热量从工作空间中排出。

图3所示为在相同测试场景中，使用再生负载的情况。

^{图3：使用再生负载的潮流}

如果将传统负载替换成效率为92%的再生负载，可减少至少82%的公共用电量以及转换所产生的热量。UUT仍会因转换损耗而产生11.11 kW的废热。但再生负载将UUT的92 kW输出功率返回给设施，最终仅有8 kW成为废热。总废热从111.11 kW降至30 kW以下（从379,123 BTU降至65,206 BTU），从而降低了从工作区排放废热所需的冷却器功率。

UUT的输入功率（公式1）取决于其转换效率。

公式1：UUT输入功率=UTT功率/UTT转换效率

UUT可由公共电网和所有再生电源供电。因此，所需的总公用功率（如公式2所示）将由输入功率、再生功率以及运行冷却器所需的功率决定。再生直接减少了所需的输入功率和冷却器功率。

公式2：总公用功率=(UUT输入功率−再生功率)+冷却器功率

公式3中所需的冷却器功率取决于转换为热量的功率，以及冷却器类型、尺寸和全负载/部分负载能效比(EER)。工业级空气冷却器在满负载时的EER通常达到10，而类似的水冷却器的满负载EER则可达到20。通过空气冷却器排放废热需要约34.12%的功率，而水冷却器则需要约17.06%的功率。

公式3： 冷却器功率要求

请注意，在这个简化的示例中，我们假设每种冷却器的能效比不变。实际的能源效率可能受多种因素影响，包括但不限于维护、季节性天气类型和负载量。

下表中比较了使用效率为92%的再生风冷负载与使用标准风冷或水冷负载的成本。该表假设固定电力成本为0.15美元/kWh。如果平均电力成本已知，则可按照相应比例确定您的运营成本。

^{表1：每种负载类型的能源成本}

^{表2：每100 kW可节省的能源成本}

传统负载的总体拥有成本通常不仅限于负载的初始购买成本。

传统负载意味着用电量更多；而更高的用电量可能需要升级电气系统才能支持更多的测试站。每个新测试站都会产生大量废热，因此可能需要对设施进行改造，例如新增空气处理器或水冷却器连接点。此外，可能需要升级冷却器系统并获得当地政府的许可，以处理增加的废热。上述所有成本和更多未提及的成本都与简单的废热排放有关。

另一方面，再生是将功率返回设施或UUT，而不是将功率转化为废热。传统的风冷和水冷负载在定期维护周期、年度检查和日常冷却器记录保存方面也同样存在隐性运营成本。此外，为保持冷却系统能够以最高效率运行，需对其执行年度维护，在此期间冷却系统可能无法使用。关机期间会使测试中断。

NI提供专为直流和交流负载而设计的再生负载。每个负载均为模块化，可支持扩展或并联使用，以满足未来更高的测试功率需求。这种模块化负载设计可最大程度实现灵活测试，并提供无与伦比的配置选项和面向未来的可扩展支持。

交流和直流再生负载包括NHR-9200中压直流电池模组充放电测试系统和仿真器、配备高压直流负载的NHR-9300高压直流电池模组充放电测试系统和仿真器以及具有4象限交流负载的NHR-9430再生交流负载。此外，NHR-9410再生电网仿真系统是一种特殊的双向电源，可仿真公用电压并通过并网逆变器再生电力。

再生负载配备先进的内置数字测量系统；可立即进行电压、电流、功率和电能(Ah/kWh)测量。此外，所有型号均包含波形捕捉功能，可以高分辨率捕捉电源相关事件，以进行详细分析。

^{图4：NHR-9300系统仅需不到17 kW的功率即可同时对两个100 kW电池进行充电和放电。}

交流和直流产品都具有双向功能，这意味着您可使用相同的内部电子设备来改变潮流。例如，NHR-9300高压直流电池包充放电测试系统和仿真器可用作再生负载或充电系统。它还可以仿真电池以测试电池相关产品。此外，NHR-9430可再生交流负载可用作真正的4象限交流负载，并可改变潮流以仿真太阳能逆变器或储能系统。最后，多层独立的UTT安全功能可防止因环境和操作人员失误而造成的损坏。相关数据超过安全限值时，系统将关闭测试设备且断开UUT输出，以实现故障保护。

与标准负载和电源不同，通过再生实现的节能可以使更高功率的测试成为可能。图4所示配置包含两个电池：其中一个电池以100 kW放电，而另一个电池以100 kW充电。设施所需的总功率不到17 kW，仅占损耗的一部分，远低于为单个电池充电所需的功率。

交流和直流再生测试设备和测试系统的应用范围广泛，可支持：

• 电池测试
• 充电器
• 电动汽车(EV)
• 车辆到电网(V2G)
• 液流电池
• 燃料电池
• 微电网测试
• 超级电容器

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