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如何節(jié)能減排，對于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心成為城市能耗“大戶”，在全球IT總能耗中，數(shù)據(jù)中心就占到了40%。跟著工業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排不只關(guān)乎經(jīng)濟效益，更關(guān)乎社會效益。
怎么衡量數(shù)據(jù)中心能耗
動力運用效能值（PUE）是世界公認(rèn)的衡量數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的一個重要目標(biāo)。據(jù)最新的報導(dǎo)，國外最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心的PUE值能夠達(dá)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(shè)備每耗一度電，就有多達(dá)1.5度電被數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施所耗費，這一現(xiàn)象在中小規(guī)劃數(shù)據(jù)中心中更為嚴(yán)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(chǔ)設(shè)施上，而用于IT設(shè)備中的電能僅為總耗電的33%。
關(guān)于影響數(shù)據(jù)中心PUE值的供電、制冷兩大基礎(chǔ)設(shè)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(dān)負(fù)，雙倍地導(dǎo)致了PUE目標(biāo)的攀升。而數(shù)據(jù)中心所有營運負(fù)載簡直都是經(jīng)過UPS電源來供電的，因而怎么進(jìn)一步挖掘UPS電源體系的作業(yè)功率，將是快速改進(jìn)數(shù)據(jù)中心供電體系甚至整個數(shù)據(jù)中心PUE目標(biāo)的核心途徑。
改動UPS電源作業(yè)形式完成節(jié)能降耗
當(dāng)時數(shù)據(jù)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(jīng)過“AC-DC和DC-AC的雙改換”給IT負(fù)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(jié)構(gòu)的不同），如果關(guān)于當(dāng)時數(shù)據(jù)機房遍及選用的2N電源體系架構(gòu)，其正常作業(yè)的最大負(fù)載率僅為40%左右，在這一負(fù)載率下，UPS電源的作業(yè)功率也相應(yīng)降低，一般約為85~94%左右，這導(dǎo)致了動力的極大糟蹋并降低了整個數(shù)據(jù)中心的PUE目標(biāo)。
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(zhì)量較好的情況下，將市電經(jīng)過UPS旁路直接供電給數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載，而UPS電源內(nèi)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(dá)99%，并且這一休眠功率不受UPS電源負(fù)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(biāo)；一起經(jīng)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(shù)徹底與旁路輸入同步，確保了分級切換的“不間斷”。
根據(jù)輸入市電的質(zhì)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(dāng)市電的電壓與頻率動搖較小時，UPS電源內(nèi)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(nèi)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(dāng)市電的電壓與頻率動搖超限時，UPS電源立刻轉(zhuǎn)切到整流、逆變的雙改換形式，此時UPS電源的40%負(fù)載作業(yè)功率一般在85~94%左右,與目前數(shù)據(jù)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(dāng)市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所答應(yīng)的電壓與頻率規(guī)劃時，UPS將關(guān)斷整流器，進(jìn)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(jù)國內(nèi)典型的數(shù)據(jù)中心實際電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，關(guān)于進(jìn)行上述分級運轉(zhuǎn)的UPS電源體系，其一年的95%時刻將運轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)載率下的功率為達(dá)到了國家能效III級UPS規(guī)范的87%為核算根據(jù)，其每年的電費節(jié)省將高達(dá)460多萬元。
因為IT負(fù)載電源本身的穩(wěn)壓功用以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機房UPS電源供電體系一般具有的較好電能質(zhì)量，在絕大部分市電質(zhì)量杰出的作業(yè)時刻內(nèi)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(fù)改換還導(dǎo)致了UPS電源事端的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)技能觀念，在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心能耗
動力運用效能值（PUE）是世界公認(rèn)的衡量數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的一個重要目標(biāo)。據(jù)最新的報導(dǎo)，國外最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心的PUE值能夠達(dá)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(shè)備每耗一度電，就有多達(dá)1.5度電被數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施所耗費，這一現(xiàn)象在中小規(guī)劃數(shù)據(jù)中心中更為嚴(yán)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(chǔ)設(shè)施上，而用于IT設(shè)備中的電能僅為總耗電的33%。
關(guān)于影響數(shù)據(jù)中心PUE值的供電、制冷兩大基礎(chǔ)設(shè)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(dān)負(fù)，雙倍地導(dǎo)致了PUE目標(biāo)的攀升。而數(shù)據(jù)中心所有營運負(fù)載簡直都是經(jīng)過UPS電源來供電的，因而怎么進(jìn)一步挖掘UPS電源體系的作業(yè)功率，將是快速改進(jìn)數(shù)據(jù)中心供電體系甚至整個數(shù)據(jù)中心PUE目標(biāo)的核心途徑。
改動UPS電源作業(yè)形式完成節(jié)能降耗
當(dāng)時數(shù)據(jù)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(jīng)過“AC-DC和DC-AC的雙改換”給IT負(fù)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(jié)構(gòu)的不同），如果關(guān)于當(dāng)時數(shù)據(jù)機房遍及選用的2N電源體系架構(gòu)，其正常作業(yè)的最大負(fù)載率僅為40%左右，在這一負(fù)載率下，UPS電源的作業(yè)功率也相應(yīng)降低，一般約為85~94%左右，這導(dǎo)致了動力的極大糟蹋并降低了整個數(shù)據(jù)中心的PUE目標(biāo)。
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(zhì)量較好的情況下，將市電經(jīng)過UPS旁路直接供電給數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載，而UPS電源內(nèi)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(dá)99%，并且這一休眠功率不受UPS電源負(fù)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(biāo)；一起經(jīng)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(shù)徹底與旁路輸入同步，確保了分級切換的“不間斷”。
根據(jù)輸入市電的質(zhì)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(dāng)市電的電壓與頻率動搖較小時，UPS電源內(nèi)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(nèi)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(dāng)市電的電壓與頻率動搖超限時，UPS電源立刻轉(zhuǎn)切到整流、逆變的雙改換形式，此時UPS電源的40%負(fù)載作業(yè)功率一般在85~94%左右,與目前數(shù)據(jù)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(dāng)市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所答應(yīng)的電壓與頻率規(guī)劃時，UPS將關(guān)斷整流器，進(jìn)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(jù)國內(nèi)典型的數(shù)據(jù)中心實際電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，關(guān)于進(jìn)行上述分級運轉(zhuǎn)的UPS電源體系，其一年的95%時刻將運轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)載率下的功率為達(dá)到了國家能效III級UPS規(guī)范的87%為核算根據(jù)，其每年的電費節(jié)省將高達(dá)460多萬元。
因為IT負(fù)載電源本身的穩(wěn)壓功用以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機房UPS電源供電體系一般具有的較好電能質(zhì)量，在絕大部分市電質(zhì)量杰出的作業(yè)時刻內(nèi)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(fù)改換還導(dǎo)致了UPS電源事端的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因而轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)技能觀念，在數(shù)據(jù)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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