模塊化UPS系統在IDC機柜配置方案的研究

來源：存能電氣  日期：2021-05-12 10:49  瀏覽量：次

　　模塊化UPS系統在IDC機柜配置方案的研究。模塊化UPS采用標準的結構設計,每套系統由功率模塊、監控模塊、靜態開關組成，廣泛應用在大型的IDC數據中心和機柜里面，提供穩定可靠的不間斷電源輸出，保障了設備正常運行工作，不會丟失數據。那么，隨著UPS類型越來越多，本文存能電氣小編就要帶大家討論一下模塊化UPS系統在IDC機柜的解決方案。

　　為適應新的DC局房建設改造模式,控制投資規模,積極推進“輕資產”的運營模式,本文從傳統UPS系統配置中跳出,通過優化模塊化UPS的系統配置,提出“2N-”系統概念,滿足需求與安全性,同時減少投資、提高靈活度,達到創新性使用新設備的目的。

　　河北IDC機柜建設背景及在用機柜功耗分析：

　　河北省目前11個地市分公司都有IDC機房,并擬在2017～2019年規劃重點發展IDC業務。

　　由于IDC業務是一種密集、高能耗產品，建設前期投資大，配套UPS、蓄電池組及空調等設備投資占局房內設備的50%以上，運營期PUE值測算甚至達到2.0，能耗費用支出長期居高不下。因此，降低投資成本，減少運維能耗成本，就要在建設初期進行合理的設備選型及配置核算，減小設備冗余度，使設備系統利用率及工作效率達到最優狀態。

　　通過統計，目前省內IDC單機柜的平均功耗從1kW到3kW不等，部分機房從2007年建成至今單機柜功耗始終未超過1kW，全省IDC機房統計單機柜平均功耗僅為1.6kW，與業務需求部門提出的3kW、4kW單機柜功耗需求相差太大，直接導致局房高低壓系統、油機系統、通信電源配套系統冗余量超出設計值的50%，造成建設投資嚴重浪費。

　　模塊化UPS系統在IDC機柜最優配置方案的研究：

　　以常用的300～400kVA的UPS產品測算:

　　①集團集采的傳統工頻UPS的承重荷載要求普遍超過了10kN/m2,甚至部分廠家設備承重荷載要求達到13kN/m2,原有局站承重荷載基本不能滿足電源設備使用要求。

　　②集采入圍的高頻UPS設備承重荷載要求在8kN/m2左右,通過對設備進行合理布局(如將設備安裝在承重梁上)或通過安裝引力擴散架等改造手段,使設備符合安裝條件,可以作為設備選型之一。

　　③近年來推出的模塊化UPS承重要求普遍為5kN/m2左右,屬于輕量型設備,符合承重要求,本次也作為設備選型之一。

　　使用模塊化UPS系統的技術前提：

　　①模塊化UPS的使用前提,應解決好以下兩方面問題:

　　一是其可靠性是否通過了技術驗證。經過這些年的廠家的不斷推廣、改進,以及各運營商的實際運營經驗,在最新的采購數量統計中,移動公司的采購占到了近30%,年度增長率達360%,移動公司的使用在一定程度上驗證了其可靠性。多模塊交流并聯的安全性顧慮也通過技術的演進基本得到解決。

　　二是運維部門對模塊化UPS系統使用安全模式的認可。顧名思義,模塊化系統其安全備用采用的是模塊的備用,一套單臺模塊化UPS系統在配置了“N+X”備用的模塊后,其安全性基本等同于一套N+1多臺高頻UPS系統。如果沿用N+1系統模式將設備換用為模塊化UPS系統,則其優異的擴容性、備用的方便性便被高昂的投資成本所抵消。

　　②使用模塊化UPS需優化配置

　　使用模塊化UPS,并創建“2N-”系統,安全性接近2N系統。通過合理預留擴容模塊位置,預留輸出屏端子及蓄電池接入開關,便可以解決設備投產后早期用戶數量或負荷偏小造成的冗余設備投資的浪費,使設備工作在最佳負荷區,發揮出最高工作效率,既節省工程投資,又節省運營支出成本。

　　模塊化UPS系統在IDC機柜的方案：

　　模塊化500kVAUPS系統,兩臺模塊化500kVAUPS系統構成“2N-”系統:即模塊化500kVAUPS系統形成2N系統結構,但負荷使用率不是按照單臺設備承擔不超過40%的傳統2N模式,而是單臺設備可以承擔60%～80%的負荷,其冗余為另一臺UPS設備1～2個模塊故障退服造成的負荷增加。計劃新增4臺單機模塊化500kVAUPS系統滿足4F、5F機房設備用電需求,簡單計算:單系統負責給95個IDC機柜供電。系統模塊數量按照近期負荷需求(2kW/機柜)配置,因此單系統配置7個50kVA模塊,其中主用模塊5個,后續平均單機柜功耗超過2kW時,按需進行模塊擴容,滿足設備用電。

　　每套單機模塊UPS系統每臺平均帶95個機架,在初期負載2kW的情況下,每套系統帶載190kW,7個模塊350kVAUPS系統每臺帶負載率為60%,經查閱多個UPS廠家提供技術參數,60%負載率的UPS系統效率約96%,UPS系統工作在最佳狀態。

　　模塊化UPS電源與常規UPS的區別：

　　機架式模塊化UPS相對于傳統立式(塔式)結構UPS而言，能夠安裝在標準機柜中，節省占地面積與空間，便于安裝、使用及維護，能夠使用較短的功率連接電纜。通過減少關鍵設備與負載之間的故障點，模塊化UPS可提高整個系統的可用性。

　　除此之外，模塊化UPS能夠給用戶帶來更好的可擴展性，這也為用戶的投資起到了很好的保護作用。

　　在傳統UPS產品中，用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯冗余方式，只能容錯一次。在機架式模塊化UPS系統中，用戶只需要購買相應的功率模塊，即可實現“N+X”的故障冗余。“模塊化冗余并聯結構”比傳統UPS更為可靠。

　　綜上所述，模塊化UPS“2N-”系統與高頻UPS系統相比,無論從機房承重、安裝空間、系統布線、工作效率等多方面,還是從建設投資及設備運行核算考慮，都是IDC機柜最佳配置方案的選擇，降低了后期電源運營成本的支出。未來IDC數據中心和機柜建設將更多的客戶會采用模塊化UPS電源作為解決方案。