如何優化模塊化UPS電源工作模式節省運營成本?

來源：存能電氣  日期：2019-01-22 10:45  瀏覽量：次

　　如何優化模塊化UPS電源工作模式節省運營成本？大型、高密數據中心的建設應運而生，而大型數據中心帶來的耗電量也是巨大的。新一代節能模塊化UPS作為其源動力，發揮著至關重要的作用。所以如何提高模塊化UPS電源的工作效率，是降低數據中心運營成本的一個亟待解決的問題。

　　如何優化模塊化UPS電源工作模式節省運營成本？

　　一、數據中心模塊化UPS電源系統設計規劃

　　模塊化UPS電源設備選型為在線雙變換式，采用空間矢量調制及全數字化控制技術。

　　對于數據中心的供電系統解決方案而言，應優先考慮提高它的可利用率。按照所推薦的供電系統可利用率的分類標準，可分為Tier-4級、Tier-3級、Tier-2級和Tier-1級。Tier-4級供電系統是由兩路UPS所組成的2N型供電系統來向IT設備供電，它能確保負載”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據中心。

　　Tier-3級供電系統是由1路市電+1路UPS/HVDC所組成的2N型供電系統來向IT設備供電，它使負載的供電系統具有可在線維護特性，其可利用率次之，適用于中大型的中端數據中心;Tier-2級供電系統是由N+1臺UPS所組成的冗余供電系統來向IT設備供電，適用于中小型數據中心;Tier-1級供電系統是單機系統，其可利用率最低，適用于小型機房。

　　二、模塊化UPS供電系統的“系統級”休眠技術

　　就絕大多數的數據中心機房模塊化UPS電源而言，不管實際營運的負載有多大，這一系統中的全部UPS均投入運行。而通常數據中心的負載是分步增長的，尤其是IDC機房，初期機房很空、負載很輕,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。

　　因此，為了提高可靠性和減少大量能源在低負載下的白白浪費，數據中心機房模塊化UPS系統采用綠色休眠節能技術是非常必要的。這一技術能在負載較低的情況下，自動根據當前總負載的大小，決定投入運行模塊化UPS電源的臺數，在保證應有的N+1冗余供電情況下，退出多余的UPS并使其進入休眠狀態，以達到安全運行與節能的目的。

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

　　三、數據中心UPS工作模式與運營成本分析

　　通常數據中心的負載都是分步增長的，初期機房很空、負載很輕,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；另外就UPS的效率曲線而言，其效率與負載率成正比變化關系，負載率越低效率也越低。UPS逐臺投入，后面就需要根據負載變化，在線擴容并機。在正常工作中，并機系統中多臺UPS分別承當負載電流，其可靠性比承當所有負載電流的單機系統高。

　　IT設備初期低負荷情況下，兩組模塊化UPS電源設備及IT設備用電量為666.67KW，每年運營電費為467.20萬元。與4臺UPS并機模式比較，每年節約電費為494.68-467.20=27.48萬元。IT設備滿負荷情況下，兩組模塊化UPS設備及IT設備用電量為1333.33KW，每年運營電費為934.40萬元。

　　由此可見，低負載情況下模塊化UPS設備的效率將會產生能源損耗，因此需要依據實際負荷水平進行優化工作模式。模塊化UPS電源的負荷水平盡量隨時保持在較高的水平，以達到提升UPS系統的運行效率并降低損耗的目的。

　　模塊化UPS電源與常規UPS的區別：

　　安裝簡單，擴容方便，節約投資

　　機架式模塊化UPS使供電系統能隨需應變，讓容量隨著業務的發展而實現“動態成長”。既滿足了后期業務的擴展需求，又降低了用戶的初期購置成本。

　　并聯冗余，運行穩定，可靠性高

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

　　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。

　　維修方便，在線處置，可用性高

　　傳統UPS需要專業技術人員到現場維修，模塊化UPS電源所有模塊都允許熱插拔，用戶可以介入維護，直接在線更換UPS備用模塊。

　　現在很多這些UPS都需要更新換代，這意味著數據中心運營商已經準備好利用模塊化UPS所提供的優勢。這些UPS產品具有多項可提高效率的功能：模塊化系統本身意味著多個機架安裝式設備可以并行工作，而不是一個獨立塔式設備，可以配合數據中心的電源需求。模塊化UPS不必配置變壓器，可提高5%左右的效率。

　　其關鍵點在于模塊化UPS有效地適應負載量。在低至25%的負載情況下，它們能夠以高達96%的效率運行。這意味著它們在數據中心通常運行的負載下效率更高這對于傳統UPS來說是不可能的。

　　模塊化UPS電源系統在近幾年已經取得了長足的進步，而模塊化UPS的興起對于提高數據中心效率具有重要意義，模塊化UPS如今已經成為很多數據中心建設上的標準。