如何優(yōu)化模塊化UPS電源工作模式節(jié)省運(yùn)營成本?

來源：存能電氣  日期：2019-01-22 10:45  瀏覽量：次

　　如何優(yōu)化模塊化UPS電源工作模式節(jié)省運(yùn)營成本？大型、高密數(shù)據(jù)中心的建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生，而大型數(shù)據(jù)中心帶來的耗電量也是巨大的。新一代節(jié)能模塊化UPS作為其源動力，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。所以如何提高模塊化UPS電源的工作效率，是降低數(shù)據(jù)中心運(yùn)營成本的一個亟待解決的問題。

　　如何優(yōu)化模塊化UPS電源工作模式節(jié)省運(yùn)營成本？

　　一、數(shù)據(jù)中心模塊化UPS電源系統(tǒng)設(shè)計規(guī)劃

　　模塊化UPS電源設(shè)備選型為在線雙變換式，采用空間矢量調(diào)制及全數(shù)字化控制技術(shù)。

　　對于數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)解決方案而言，應(yīng)優(yōu)先考慮提高它的可利用率。按照所推薦的供電系統(tǒng)可利用率的分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為Tier-4級、Tier-3級、Tier-2級和Tier-1級。Tier-4級供電系統(tǒng)是由兩路UPS所組成的2N型供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，它能確保負(fù)載”永不停電”，具備故障容錯功能，其可利用率最高，適用于中大型的高端數(shù)據(jù)中心。

　　Tier-3級供電系統(tǒng)是由1路市電+1路UPS/HVDC所組成的2N型供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，它使負(fù)載的供電系統(tǒng)具有可在線維護(hù)特性，其可利用率次之，適用于中大型的中端數(shù)據(jù)中心;Tier-2級供電系統(tǒng)是由N+1臺UPS所組成的冗余供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，適用于中小型數(shù)據(jù)中心;Tier-1級供電系統(tǒng)是單機(jī)系統(tǒng)，其可利用率最低，適用于小型機(jī)房。

　　二、模塊化UPS供電系統(tǒng)的“系統(tǒng)級”休眠技術(shù)

　　就絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊化UPS電源而言，不管實(shí)際營運(yùn)的負(fù)載有多大，這一系統(tǒng)中的全部UPS均投入運(yùn)行。而通常數(shù)據(jù)中心的負(fù)載是分步增長的，尤其是IDC機(jī)房，初期機(jī)房很空、負(fù)載很輕,這時所有的模塊化UPS都開動起來本身就是一個很大的能源浪費(fèi)。

　　因此，為了提高可靠性和減少大量能源在低負(fù)載下的白白浪費(fèi)，數(shù)據(jù)中心機(jī)房模塊化UPS系統(tǒng)采用綠色休眠節(jié)能技術(shù)是非常必要的。這一技術(shù)能在負(fù)載較低的情況下，自動根據(jù)當(dāng)前總負(fù)載的大小，決定投入運(yùn)行模塊化UPS電源的臺數(shù)，在保證應(yīng)有的N+1冗余供電情況下，退出多余的UPS并使其進(jìn)入休眠狀態(tài)，以達(dá)到安全運(yùn)行與節(jié)能的目的。

　　具有綠色休眠技術(shù)構(gòu)成的每套模塊化UPS并機(jī)系統(tǒng)將僅有兩臺UPS投入工作保證系統(tǒng)的1+1，其余UPS處于休眠狀態(tài)基本不消耗電能，這樣每臺工作UPS的負(fù)載率將達(dá)到約50%，對于12脈沖UPS其相應(yīng)的效率也提高到90％左右(IGBT整流UPS此時的效率將高達(dá)95%)，減少了能源的損耗。

　　三、數(shù)據(jù)中心UPS工作模式與運(yùn)營成本分析

　　通常數(shù)據(jù)中心的負(fù)載都是分步增長的，初期機(jī)房很空、負(fù)載很輕,這時所有的模塊化UPS都開動起來本身就是一個很大的能源浪費(fèi)；另外就UPS的效率曲線而言，其效率與負(fù)載率成正比變化關(guān)系，負(fù)載率越低效率也越低。UPS逐臺投入，后面就需要根據(jù)負(fù)載變化，在線擴(kuò)容并機(jī)。在正常工作中，并機(jī)系統(tǒng)中多臺UPS分別承當(dāng)負(fù)載電流，其可靠性比承當(dāng)所有負(fù)載電流的單機(jī)系統(tǒng)高。

　　IT設(shè)備初期低負(fù)荷情況下，兩組模塊化UPS電源設(shè)備及IT設(shè)備用電量為666.67KW，每年運(yùn)營電費(fèi)為467.20萬元。與4臺UPS并機(jī)模式比較，每年節(jié)約電費(fèi)為494.68-467.20=27.48萬元。IT設(shè)備滿負(fù)荷情況下，兩組模塊化UPS設(shè)備及IT設(shè)備用電量為1333.33KW，每年運(yùn)營電費(fèi)為934.40萬元。

　　由此可見，低負(fù)載情況下模塊化UPS設(shè)備的效率將會產(chǎn)生能源損耗，因此需要依據(jù)實(shí)際負(fù)荷水平進(jìn)行優(yōu)化工作模式。模塊化UPS電源的負(fù)荷水平盡量隨時保持在較高的水平，以達(dá)到提升UPS系統(tǒng)的運(yùn)行效率并降低損耗的目的。

　　模塊化UPS電源與常規(guī)UPS的區(qū)別：

　　安裝簡單，擴(kuò)容方便，節(jié)約投資

　　機(jī)架式模塊化UPS使供電系統(tǒng)能隨需應(yīng)變，讓容量隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展而實(shí)現(xiàn)“動態(tài)成長”。既滿足了后期業(yè)務(wù)的擴(kuò)展需求，又降低了用戶的初期購置成本。

　　并聯(lián)冗余，運(yùn)行穩(wěn)定，可靠性高

　　在機(jī)架式模塊化UPS中，功率模塊部分是并聯(lián)冗余的，每個模塊都配有輸入、輸出保險和輸入、輸出繼電器，任一個模塊發(fā)生故障，不影響整個系統(tǒng)工作。

　　在傳統(tǒng)UPS產(chǎn)品中，用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯(lián)冗余方式，只能容錯一次。在機(jī)架式模塊化UPS系統(tǒng)中，用戶只需要購買相應(yīng)的功率模塊，即可實(shí)現(xiàn)“N+X”的故障冗余?！澳K化冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)”比傳統(tǒng)UPS更為可靠。

　　維修方便，在線處置，可用性高

　　傳統(tǒng)UPS需要專業(yè)技術(shù)人員到現(xiàn)場維修，模塊化UPS電源所有模塊都允許熱插拔，用戶可以介入維護(hù)，直接在線更換UPS備用模塊。

　　現(xiàn)在很多這些UPS都需要更新?lián)Q代，這意味著數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商已經(jīng)準(zhǔn)備好利用模塊化UPS所提供的優(yōu)勢。這些UPS產(chǎn)品具有多項(xiàng)可提高效率的功能：模塊化系統(tǒng)本身意味著多個機(jī)架安裝式設(shè)備可以并行工作，而不是一個獨(dú)立塔式設(shè)備，可以配合數(shù)據(jù)中心的電源需求。模塊化UPS不必配置變壓器，可提高5%左右的效率。

　　其關(guān)鍵點(diǎn)在于模塊化UPS有效地適應(yīng)負(fù)載量。在低至25%的負(fù)載情況下，它們能夠以高達(dá)96%的效率運(yùn)行。這意味著它們在數(shù)據(jù)中心通常運(yùn)行的負(fù)載下效率更高這對于傳統(tǒng)UPS來說是不可能的。

　　模塊化UPS電源系統(tǒng)在近幾年已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，而模塊化UPS的興起對于提高數(shù)據(jù)中心效率具有重要意義，模塊化UPS如今已經(jīng)成為很多數(shù)據(jù)中心建設(shè)上的標(biāo)準(zhǔn)。