
科士達UPS能源使用效能值(PUE)是國際公認的衡量數據中心節能減排的一個重要指標。據最新的報道,國外最先進的數據中心的PUE值可以達到1.06,而我們國家IDC的PUE平均值則在2.5以上,這意味著IT設備每耗一度電,就有多達1.5度電被數據中心的基礎設施所消耗,這一現象在中小規模數據中心中更為嚴重,通常其PUE的測量值普遍在3左右。這表明有大量的電能被消耗在供電系統、制冷系統等基礎設施上,而用于IT設備中的電能僅為總耗電的33%。
對于影響數據中心PUE值的供電、制冷兩大基礎設施而言,供電系統的能效是問題的根本,因為供電系統的低效加劇了制冷系統的負擔,雙倍地導致了PUE指標的攀升。而數據中心所有營運負載幾乎都是通過施耐德ups電源來供電的,因此如何進一步挖掘UPS系統的工作效率,將是快速改善數據中心供電系統乃至整個數據中心PUE指標的核心途徑。
改變科士達UPS工作模式實現節能降耗
當前數據機房科士達UPS系統的工作模式為雙變換在線工作模式,即通過“AC-DC和DC-AC的雙變換”給IT負載提供穩定的凈化電源。但是在這一模式下,UPS的效率較低,通常滿載工作效率僅90~95%(視UPS結構的不同),如果對于當前數據機房普遍采用的2N電源系統架構,其正常工作的最大負載率僅為40%左右,在這一負載率下,科士達UPS的工作效率也相應降低,通常約為85~94%左右,這導致了能源的極大浪費并降低了整個數據中心的PUE指標。
與雙變換在線工作模式相反,綠色休眠在線模式的工作原理是在輸入市電品質較好的情況下,將市電通過科士達UPS旁路直接供電給數據中心的IT負載,而UPS內部的逆變器處于在線備份狀態,從而使整個科士達UPS系統的供電效率高達99%,而且這一休眠效率不受UPS負載率的影響,實現了“UPS基本不耗能”的節能降耗總目標;同時通過微秒級的快速跟蹤及DSP技術,始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數完全與旁路輸入同步,保證了分級切換的“不間斷”。
科士達UPS根據輸入市電的品質,市電的電壓與頻率波動,這一UPS系統的工作可分成下列三級:
第一級――綠色休眠在線模式。當市電的電壓與頻率波動較小時,UPS內部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀態,不僅基本不損耗電能,而且使主功率器件也處于電休眠狀態,提高了這些UPS內部核心部件工作的可靠性并延長其使用壽命。
第二級――雙變換在線模式。當市電的電壓與頻率波動超限時,UPS立刻轉切到整流、逆變的雙變換模式,此時UPS的 40%負載工作效率通常在85~94%左右,與目前數據機房UPS的工作模式完全相同。
第三級――電池放電逆變模式。當市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所允許的電壓與頻率范圍時,UPS將關斷整流器,進入電池放電工作模式,此模式下UPS的滿載工作效率約為86~95%左右。
科士達UPS根據國內典型的數據中心實際電能質量數據統計,對于進行上述分級運行的UPS系統,其一年的95%時間將運行在休眠模式,小于5%的時間工作在雙變換模式,不到1%的時間工作在電池放電模式。如果以一個負載容量為5000kW的中等規模IDC機房采用老式12脈沖相控整流UPS為例,假設其40%負載率下的效率為達到了國家能效III級UPS標準的87%為計算依據,其每年的電費節約將高達460多萬元。
由于IT負載電源自身的穩壓功能以及現代數據中心機房UPS供電系統通常具有的較好電能品質,在絕大部分市電品質良好的工作時間內繼續讓科士達UPS工作在雙變換模式不僅是能源的無端浪費,而且這一多余的重復變換還導致了UPS事故的高發和可靠性的大幅度下降,因此轉變傳統技術觀念,在數據中心機房廣泛采用科士達UPS綠色休眠在線技術作為主要工作模式是大勢所趨。
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