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如何節(jié)能減排，對于數據中心的UPS電源
發(fā)布日期：2017-09-05
在我國大力發(fā)展信息化建造的今天，數據中心成為城市能耗“大戶”，在全球IT總能耗中，數據中心就占到了40%。跟著工業(yè)的快速發(fā)展，數據中心的節(jié)能減排不只關乎經濟效益，更關乎社會效益。
怎么衡量數據中心能耗
動力運用效能值（PUE）是世界公認的衡量數據中心節(jié)能減排的一個重要目標。據最新的報導，國外最先進的數據中心的PUE值能夠達到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耗費，這一現象在中小規(guī)劃數據中心中更為嚴重，一般其PUE的測量值遍及在3左右。這表明有大量的電能被耗費在供電體系、制冷體系等基礎設施上，而用于IT設備中的電能僅為總耗電的33%。
關于影響數據中心PUE值的供電、制冷兩大基礎設施而言，供電體系的能效是問題的底子，因為供電體系的低效加劇了制冷體系的擔負，雙倍地導致了PUE目標的攀升。而數據中心所有營運負載簡直都是經過UPS電源來供電的，因而怎么進一步挖掘UPS電源體系的作業(yè)功率，將是快速改進數據中心供電體系甚至整個數據中心PUE目標的核心途徑。
改動UPS電源作業(yè)形式完成節(jié)能降耗
當時數據機房UPS電源體系的作業(yè)形式為雙改換在線作業(yè)形式，即經過“AC-DC和DC-AC的雙改換”給IT負載供給安穩(wěn)的凈化電源。但是在這一形式下，UPS電源的功率較低，一般滿載作業(yè)功率僅90~95%（視UPS結構的不同），如果關于當時數據機房遍及選用的2N電源體系架構，其正常作業(yè)的最大負載率僅為40%左右，在這一負載率下，UPS電源的作業(yè)功率也相應降低，一般約為85~94%左右，這導致了動力的極大糟蹋并降低了整個數據中心的PUE目標。
與雙改換在線作業(yè)形式相反，綠色休眠在線形式的作業(yè)原理是在輸入市電質量較好的情況下，將市電經過UPS旁路直接供電給數據中心的IT負載，而UPS電源內部的逆變器處于在線備份狀況，從而使整個UPS體系的供電功率高達99%，并且這一休眠功率不受UPS電源負載率的影響，完成了“UPS電源基本不耗能”的節(jié)能降耗總目標；一起經過微秒級的快速跟蹤及DSP技能，始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數徹底與旁路輸入同步，確保了分級切換的“不間斷”。
根據輸入市電的質量，市電的電壓與頻率動搖，這一UPS電源體系的作業(yè)可分紅下列三級：
榜首級――綠色休眠在線形式。當市電的電壓與頻率動搖較小時，UPS電源內部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀況，不只基本不損耗電能，并且使主功率器件也處于電休眠狀況，提高了這些UPS電源內部核心部件作業(yè)的可靠性并延長其運用壽命。
第二級――雙改換在線形式。當市電的電壓與頻率動搖超限時，UPS電源立刻轉切到整流、逆變的雙改換形式，此時UPS電源的40%負載作業(yè)功率一般在85~94%左右,與目前數據機房UPS的作業(yè)形式徹底相同。
第三級――電池放電逆變形式。當市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所答應的電壓與頻率規(guī)劃時，UPS將關斷整流器，進入電池放電作業(yè)形式，此形式下UPS的滿載作業(yè)功率約為86～95%左右。
根據國內典型的數據中心實際電能質量數據統(tǒng)計，關于進行上述分級運轉的UPS電源體系，其一年的95%時刻將運轉在休眠形式，小于5%的時刻作業(yè)在雙改換形式，不到1%的時刻作業(yè)在電池放電形式。如果以一個負載容量為5000kW的中等規(guī)劃IDC機房選用舊式12脈沖相控整流UPS電源為例，假定其40%負載率下的功率為達到了國家能效III級UPS規(guī)范的87%為核算根據，其每年的電費節(jié)省將高達460多萬元。
因為IT負載電源本身的穩(wěn)壓功用以及現代數據中心機房UPS電源供電體系一般具有的較好電能質量，在絕大部分市電質量杰出的作業(yè)時刻內繼續(xù)讓UPS作業(yè)在雙改換形式不只是動力的無端糟蹋，并且這一多余的重復改換還導致了UPS電源事端的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因而轉變傳統(tǒng)技能觀念，在數據中心機房廣泛選用UPS電源綠色休眠在線技能作為首要作業(yè)形式是大勢所趨。
怎么衡量數據中心能耗
動力運用效能值（PUE）是世界公認的衡量數據中心節(jié)能減排的一個重要目標。據最新的報導，國外最先進的數據中心的PUE值能夠達到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耗費，這一現象在中小規(guī)劃數據中心中更為嚴重，一般其PUE的測量值遍及在3左右。這表明有大量的電能被耗費在供電體系、制冷體系等基礎設施上，而用于IT設備中的電能僅為總耗電的33%。
關于影響數據中心PUE值的供電、制冷兩大基礎設施而言，供電體系的能效是問題的底子，因為供電體系的低效加劇了制冷體系的擔負，雙倍地導致了PUE目標的攀升。而數據中心所有營運負載簡直都是經過UPS電源來供電的，因而怎么進一步挖掘UPS電源體系的作業(yè)功率，將是快速改進數據中心供電體系甚至整個數據中心PUE目標的核心途徑。
改動UPS電源作業(yè)形式完成節(jié)能降耗
當時數據機房UPS電源體系的作業(yè)形式為雙改換在線作業(yè)形式，即經過“AC-DC和DC-AC的雙改換”給IT負載供給安穩(wěn)的凈化電源。但是在這一形式下，UPS電源的功率較低，一般滿載作業(yè)功率僅90~95%（視UPS結構的不同），如果關于當時數據機房遍及選用的2N電源體系架構，其正常作業(yè)的最大負載率僅為40%左右，在這一負載率下，UPS電源的作業(yè)功率也相應降低，一般約為85~94%左右，這導致了動力的極大糟蹋并降低了整個數據中心的PUE目標。
與雙改換在線作業(yè)形式相反，綠色休眠在線形式的作業(yè)原理是在輸入市電質量較好的情況下，將市電經過UPS旁路直接供電給數據中心的IT負載，而UPS電源內部的逆變器處于在線備份狀況，從而使整個UPS體系的供電功率高達99%，并且這一休眠功率不受UPS電源負載率的影響，完成了“UPS電源基本不耗能”的節(jié)能降耗總目標；一起經過微秒級的快速跟蹤及DSP技能，始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數徹底與旁路輸入同步，確保了分級切換的“不間斷”。
根據輸入市電的質量，市電的電壓與頻率動搖，這一UPS電源體系的作業(yè)可分紅下列三級：
榜首級――綠色休眠在線形式。當市電的電壓與頻率動搖較小時，UPS電源內部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀況，不只基本不損耗電能，并且使主功率器件也處于電休眠狀況，提高了這些UPS電源內部核心部件作業(yè)的可靠性并延長其運用壽命。
第二級――雙改換在線形式。當市電的電壓與頻率動搖超限時，UPS電源立刻轉切到整流、逆變的雙改換形式，此時UPS電源的40%負載作業(yè)功率一般在85~94%左右,與目前數據機房UPS的作業(yè)形式徹底相同。
第三級――電池放電逆變形式。當市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所答應的電壓與頻率規(guī)劃時，UPS將關斷整流器，進入電池放電作業(yè)形式，此形式下UPS的滿載作業(yè)功率約為86～95%左右。
根據國內典型的數據中心實際電能質量數據統(tǒng)計，關于進行上述分級運轉的UPS電源體系，其一年的95%時刻將運轉在休眠形式，小于5%的時刻作業(yè)在雙改換形式，不到1%的時刻作業(yè)在電池放電形式。如果以一個負載容量為5000kW的中等規(guī)劃IDC機房選用舊式12脈沖相控整流UPS電源為例，假定其40%負載率下的功率為達到了國家能效III級UPS規(guī)范的87%為核算根據，其每年的電費節(jié)省將高達460多萬元。
因為IT負載電源本身的穩(wěn)壓功用以及現代數據中心機房UPS電源供電體系一般具有的較好電能質量，在絕大部分市電質量杰出的作業(yè)時刻內繼續(xù)讓UPS作業(yè)在雙改換形式不只是動力的無端糟蹋，并且這一多余的重復改換還導致了UPS電源事端的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因而轉變傳統(tǒng)技能觀念，在數據中心機房廣泛選用UPS電源綠色休眠在線技能作為首要作業(yè)形式是大勢所趨。
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