如何优化模块化UPS电源工作模式节省运营成本?

来源：存能电气  日期：2019-01-22 10:45  浏览量：次

　　如何优化模块化UPS电源工作模式节省运营成本？大型、高密数据中心的建设应运而生，而大型数据中心带来的耗电量也是巨大的。新一代节能模块化UPS作为其源动力，发挥着至关重要的作用。所以如何提高模块化UPS电源的工作效率，是降低数据中心运营成本的一个亟待解决的问题。

　　如何优化模块化UPS电源工作模式节省运营成本？

　　一、数据中心模块化UPS电源系统设计规划

　　模块化UPS电源设备选型为在线双变换式，采用空间矢量调制及全数字化控制技术。

　　对于数据中心的供电系统解决方案而言，应优先考虑提高它的可利用率。按照所推荐的供电系统可利用率的分类标准，可分为Tier-4级、Tier-3级、Tier-2级和Tier-1级。Tier-4级供电系统是由两路UPS所组成的2N型供电系统来向IT设备供电，它能确保负载”永不停电”，具备故障容错功能，其可利用率最高，适用于中大型的高端数据中心。

　　Tier-3级供电系统是由1路市电+1路UPS/HVDC所组成的2N型供电系统来向IT设备供电，它使负载的供电系统具有可在线维护特性，其可利用率次之，适用于中大型的中端数据中心;Tier-2级供电系统是由N+1台UPS所组成的冗余供电系统来向IT设备供电，适用于中小型数据中心;Tier-1级供电系统是单机系统，其可利用率最低，适用于小型机房。

　　二、模块化UPS供电系统的“系统级”休眠技术

　　就绝大多数的数据中心机房模块化UPS电源而言，不管实际营运的负载有多大，这一系统中的全部UPS均投入运行。而通常数据中心的负载是分步增长的，尤其是IDC机房，初期机房很空、负载很轻,这时所有的模块化UPS都开动起来本身就是一个很大的能源浪费。

　　因此，为了提高可靠性和减少大量能源在低负载下的白白浪费，数据中心机房模块化UPS系统采用绿色休眠节能技术是非常必要的。这一技术能在负载较低的情况下，自动根据当前总负载的大小，决定投入运行模块化UPS电源的台数，在保证应有的N+1冗余供电情况下，退出多余的UPS并使其进入休眠状态，以达到安全运行与节能的目的。

　　具有绿色休眠技术构成的每套模块化UPS并机系统将仅有两台UPS投入工作保证系统的1+1，其余UPS处于休眠状态基本不消耗电能，这样每台工作UPS的负载率将达到约50%，对于12脉冲UPS其相应的效率也提高到90％左右(IGBT整流UPS此时的效率将高达95%)，减少了能源的损耗。

　　三、数据中心UPS工作模式与运营成本分析

　　通常数据中心的负载都是分步增长的，初期机房很空、负载很轻,这时所有的模块化UPS都开动起来本身就是一个很大的能源浪费；另外就UPS的效率曲线而言，其效率与负载率成正比变化关系，负载率越低效率也越低。UPS逐台投入，后面就需要根据负载变化，在线扩容并机。在正常工作中，并机系统中多台UPS分别承当负载电流，其可靠性比承当所有负载电流的单机系统高。

　　IT设备初期低负荷情况下，两组模块化UPS电源设备及IT设备用电量为666.67KW，每年运营电费为467.20万元。与4台UPS并机模式比较，每年节约电费为494.68-467.20=27.48万元。IT设备满负荷情况下，两组模块化UPS设备及IT设备用电量为1333.33KW，每年运营电费为934.40万元。

　　由此可见，低负载情况下模块化UPS设备的效率将会产生能源损耗，因此需要依据实际负荷水平进行优化工作模式。模块化UPS电源的负荷水平尽量随时保持在较高的水平，以达到提升UPS系统的运行效率并降低损耗的目的。

　　模块化UPS电源与常规UPS的区别：

　　安装简单，扩容方便，节约投资

　　机架式模块化UPS使供电系统能随需应变，让容量随着业务的发展而实现“动态成长”。既满足了后期业务的扩展需求，又降低了用户的初期购置成本。

　　并联冗余，运行稳定，可靠性高

　　在机架式模块化UPS中，功率模块部分是并联冗余的，每个模块都配有输入、输出保险和输入、输出继电器，任一个模块发生故障，不影响整个系统工作。

　　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。

　　维修方便，在线处置，可用性高

　　传统UPS需要专业技术人员到现场维修，模块化UPS电源所有模块都允许热插拔，用户可以介入维护，直接在线更换UPS备用模块。

　　现在很多这些UPS都需要更新换代，这意味着数据中心运营商已经准备好利用模块化UPS所提供的优势。这些UPS产品具有多项可提高效率的功能：模块化系统本身意味着多个机架安装式设备可以并行工作，而不是一个独立塔式设备，可以配合数据中心的电源需求。模块化UPS不必配置变压器，可提高5%左右的效率。

　　其关键点在于模块化UPS有效地适应负载量。在低至25%的负载情况下，它们能够以高达96%的效率运行。这意味着它们在数据中心通常运行的负载下效率更高这对于传统UPS来说是不可能的。

　　模块化UPS电源系统在近几年已经取得了长足的进步，而模块化UPS的兴起对于提高数据中心效率具有重要意义，模块化UPS如今已经成为很多数据中心建设上的标准。