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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:

  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?

模块化UPS电源.jpg

  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。

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