模块化UPS系统在IDC机柜配置方案的研究

来源：存能电气  日期：2021-05-12 10:49  浏览量：次

　　模块化UPS系统在IDC机柜配置方案的研究。模块化UPS采用标准的结构设计,每套系统由功率模块、监控模块、静态开关组成，广泛应用在大型的IDC数据中心和机柜里面，提供稳定可靠的不间断电源输出，保障了设备正常运行工作，不会丢失数据。那么，随着UPS类型越来越多，本文存能电气小编就要带大家讨论一下模块化UPS系统在IDC机柜的解决方案。

　　为适应新的DC局房建设改造模式,控制投资规模,积极推进“轻资产”的运营模式,本文从传统UPS系统配置中跳出,通过优化模块化UPS的系统配置,提出“2N-”系统概念,满足需求与安全性,同时减少投资、提高灵活度,达到创新性使用新设备的目的。

　　河北IDC机柜建设背景及在用机柜功耗分析：

　　河北省目前11个地市分公司都有IDC机房,并拟在2017～2019年规划重点发展IDC业务。

　　由于IDC业务是一种密集、高能耗产品，建设前期投资大，配套UPS、蓄电池组及空调等设备投资占局房内设备的50%以上，运营期PUE值测算甚至达到2.0，能耗费用支出长期居高不下。因此，降低投资成本，减少运维能耗成本，就要在建设初期进行合理的设备选型及配置核算，减小设备冗余度，使设备系统利用率及工作效率达到最优状态。

　　通过统计，目前省内IDC单机柜的平均功耗从1kW到3kW不等，部分机房从2007年建成至今单机柜功耗始终未超过1kW，全省IDC机房统计单机柜平均功耗仅为1.6kW，与业务需求部门提出的3kW、4kW单机柜功耗需求相差太大，直接导致局房高低压系统、油机系统、通信电源配套系统冗余量超出设计值的50%，造成建设投资严重浪费。

　　模块化UPS系统在IDC机柜最优配置方案的研究：

　　以常用的300～400kVA的UPS产品测算:

　　①集团集采的传统工频UPS的承重荷载要求普遍超过了10kN/m2,甚至部分厂家设备承重荷载要求达到13kN/m2,原有局站承重荷载基本不能满足电源设备使用要求。

　　②集采入围的高频UPS设备承重荷载要求在8kN/m2左右,通过对设备进行合理布局(如将设备安装在承重梁上)或通过安装引力扩散架等改造手段,使设备符合安装条件,可以作为设备选型之一。

　　③近年来推出的模块化UPS承重要求普遍为5kN/m2左右,属于轻量型设备,符合承重要求,本次也作为设备选型之一。

　　使用模块化UPS系统的技术前提：

　　①模块化UPS的使用前提,应解决好以下两方面问题:

　　一是其可靠性是否通过了技术验证。经过这些年的厂家的不断推广、改进,以及各运营商的实际运营经验,在最新的采购数量统计中,移动公司的采购占到了近30%,年度增长率达360%,移动公司的使用在一定程度上验证了其可靠性。多模块交流并联的安全性顾虑也通过技术的演进基本得到解决。

　　二是运维部门对模块化UPS系统使用安全模式的认可。顾名思义,模块化系统其安全备用采用的是模块的备用,一套单台模块化UPS系统在配置了“N+X”备用的模块后,其安全性基本等同于一套N+1多台高频UPS系统。如果沿用N+1系统模式将设备换用为模块化UPS系统,则其优异的扩容性、备用的方便性便被高昂的投资成本所抵消。

　　②使用模块化UPS需优化配置

　　使用模块化UPS,并创建“2N-”系统,安全性接近2N系统。通过合理预留扩容模块位置,预留输出屏端子及蓄电池接入开关,便可以解决设备投产后早期用户数量或负荷偏小造成的冗余设备投资的浪费,使设备工作在最佳负荷区,发挥出最高工作效率,既节省工程投资,又节省运营支出成本。

　　模块化UPS系统在IDC机柜的方案：

　　模块化500kVAUPS系统,两台模块化500kVAUPS系统构成“2N-”系统:即模块化500kVAUPS系统形成2N系统结构,但负荷使用率不是按照单台设备承担不超过40%的传统2N模式,而是单台设备可以承担60%～80%的负荷,其冗余为另一台UPS设备1～2个模块故障退服造成的负荷增加。计划新增4台单机模块化500kVAUPS系统满足4F、5F机房设备用电需求,简单计算:单系统负责给95个IDC机柜供电。系统模块数量按照近期负荷需求(2kW/机柜)配置,因此单系统配置7个50kVA模块,其中主用模块5个,后续平均单机柜功耗超过2kW时,按需进行模块扩容,满足设备用电。

　　每套单机模块UPS系统每台平均带95个机架,在初期负载2kW的情况下,每套系统带载190kW,7个模块350kVAUPS系统每台带负载率为60%,经查阅多个UPS厂家提供技术参数,60%负载率的UPS系统效率约96%,UPS系统工作在最佳状态。

　　模块化UPS电源与常规UPS的区别：

　　机架式模块化UPS相对于传统立式(塔式)结构UPS而言，能够安装在标准机柜中，节省占地面积与空间，便于安装、使用及维护，能够使用较短的功率连接电缆。通过减少关键设备与负载之间的故障点，模块化UPS可提高整个系统的可用性。

　　除此之外，模块化UPS能够给用户带来更好的可扩展性，这也为用户的投资起到了很好的保护作用。

　　在传统UPS产品中，用户保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并联冗余方式，只能容错一次。在机架式模块化UPS系统中，用户只需要购买相应的功率模块，即可实现“N+X”的故障冗余。“模块化冗余并联结构”比传统UPS更为可靠。

　　综上所述，模块化UPS“2N-”系统与高频UPS系统相比,无论从机房承重、安装空间、系统布线、工作效率等多方面,还是从建设投资及设备运行核算考虑，都是IDC机柜最佳配置方案的选择，降低了后期电源运营成本的支出。未来IDC数据中心和机柜建设将更多的客户会采用模块化UPS电源作为解决方案。