DQZHAN訊：高效UPS是發(fā)展綠色機(jī)房的關(guān)鍵：
1.綠色數(shù)據(jù)機(jī)房是大勢(shì)所趨
該文件不僅鼓勵(lì)行政機(jī)關(guān)帶頭使用專業(yè)機(jī)構(gòu)提供的云服務(wù)，逐步減少政府自建數(shù)據(jù)中心的數(shù)量，更重要的是明確了新建數(shù)據(jù)中心PUE值應(yīng)小于1.5，已建數(shù)據(jù)中心應(yīng)通過(guò)整合、改造和升級(jí)使PUE達(dá)到2.0，國(guó)家在電力設(shè)施建設(shè)、電力供應(yīng)及服務(wù)等方面給予綠色數(shù)據(jù)中心以重點(diǎn)支持。
早在2012年2月，工信部發(fā)布的《工業(yè)節(jié)能”十二五”規(guī)劃》就提出，到2015年，我國(guó)電子信息行業(yè)單位工業(yè)增加值能耗比2010年下降18%，要“重點(diǎn)推廣綠色數(shù)據(jù)中心、綠色基站、綠色電源”，并且到2015年數(shù)據(jù)中心PUE值要比2011年下降8%。同年5月，工信部又發(fā)布《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，當(dāng)中又提出“到2015年單位電信業(yè)務(wù)總量綜合能耗比2010年下降10%”、“新建大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的PUE值達(dá)到1.5以下”的進(jìn)一步要求。
由此可見(jiàn)，綠色、高效是數(shù)據(jù)機(jī)房未來(lái)演進(jìn)和發(fā)展的主要方向。
2.UPS是降低機(jī)房能耗的重要環(huán)節(jié)
IT設(shè)備、供電(包括UPS、PDU、變壓器等)、制冷是機(jī)房能耗的主要構(gòu)成，據(jù)測(cè)算，UPS效率每提升1%，全世界數(shù)據(jù)機(jī)房可節(jié)電3億度，是機(jī)房節(jié)能不可忽視的一環(huán)。
傳統(tǒng)UPS滿載效率為90%左右，若采用1+1并機(jī)或雙母線的方案，UPS的帶載率會(huì)低于25%，實(shí)際運(yùn)行效率低于80%?？紤]對(duì)制冷的影響，UPS效率提升對(duì)降低機(jī)房能耗的效果更加明顯。
在歐洲，歐盟委員會(huì)歐盟能效行為準(zhǔn)則(CodeofConduct，以下簡(jiǎn)稱CoC)是歐盟政府與IBM、華為、BT、Vodafone等業(yè)內(nèi)企業(yè)，針對(duì)電子產(chǎn)品達(dá)成的自愿性節(jié)能行為規(guī)范，近年來(lái)，已被越來(lái)越多的運(yùn)營(yíng)商采納，并納入標(biāo)書(shū)規(guī)范。
在CoC中，針對(duì)UPS，明確指出采用模塊化UPS和高效UPS是綠色數(shù)據(jù)中心的*佳實(shí)踐。高效UPS的部署，是建設(shè)低能耗低PUE數(shù)據(jù)機(jī)房的重要環(huán)節(jié)。原文詳見(jiàn)圖表1：
圖表1
3.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在行動(dòng)
在歐洲和美國(guó)，相關(guān)行業(yè)和政府已經(jīng)開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注UPS的能效投入，并在廠家和用戶的共同參與下，形成了CoC和EnergyStar(能源之星)兩個(gè)主流認(rèn)證體系，引導(dǎo)行業(yè)向綠色節(jié)能發(fā)展。
國(guó)內(nèi)的相關(guān)協(xié)會(huì)及政府部門(mén)也在積極準(zhǔn)備我國(guó)自己的UPS能效分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以更好的引導(dǎo)國(guó)內(nèi)UPS市場(chǎng)的發(fā)展和應(yīng)用。
歐盟UPS能效行為準(zhǔn)則
歐盟委員會(huì)(EuropeanCommission)從2007年開(kāi)始發(fā)布《CodeofConductonEnergyandEfficiencyofACUninterruptiblePowerSystems(UPS)》(即《交流不間斷電源的能效行為準(zhǔn)則》)，該文件對(duì)不同類(lèi)型的UPS效率進(jìn)行分級(jí)，并逐年修訂，以引導(dǎo)行業(yè)應(yīng)用。新舊標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比詳見(jiàn)圖表2：
圖表2
由上可見(jiàn)，針對(duì)在線雙變換式UPS，能效基準(zhǔn)的要求在不斷的提高。在*新的標(biāo)準(zhǔn)中，大于10kVAUPS的半載以上輸出效率均要求超過(guò)90%。并且對(duì)UPS在25%的低負(fù)載率下的能效基準(zhǔn)，要求提升的更快，*多達(dá)到3.5個(gè)百分點(diǎn)。
能源之星
“能源之星”(EnergyStar)認(rèn)證是美國(guó)環(huán)保署和美國(guó)能源部共同推行的一項(xiàng)政府計(jì)劃，目的是為了降低能源消耗及減少溫室氣體排放，在全球范圍內(nèi)獲得了廣泛認(rèn)可。”能源之星”認(rèn)證嚴(yán)格定義了UPS產(chǎn)品的能效要求，其標(biāo)準(zhǔn)被業(yè)界廠家及用戶廣泛接受。目前，國(guó)內(nèi)廠家僅有華為通過(guò)認(rèn)證，并且是全球首批通過(guò)認(rèn)證的廠家，其認(rèn)證產(chǎn)品UPS2000-G平均輸出效率比認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)高出近5個(gè)百分點(diǎn)。
在能源之星的UPS能效計(jì)算中，引入了不同負(fù)載率下的效率值，通過(guò)加權(quán)計(jì)算獲得平均值，體現(xiàn)了對(duì)UPS從低到高不同負(fù)載率的**關(guān)注，如下：
其中t為不同負(fù)載率下的權(quán)重，Eff為不同負(fù)載率下的效率值。對(duì)在線雙變換式UPS，不同功率UPS的要求如圖表3。比如對(duì)于20kW有功輸出的UPS，可計(jì)算出加權(quán)效率值為90.3%，200kW有功輸出的UPS的加權(quán)效率值為92.6%。
圖表3
4.高效UPS的關(guān)鍵特性和技術(shù)
低損耗器件和優(yōu)化設(shè)計(jì)造就高效能
傳統(tǒng)工頻機(jī)在滿載狀態(tài)下其效率僅能達(dá)到約90%，且此時(shí)其THDi通常達(dá)20%以上;如果需要為降低THDi而增加濾波器，系統(tǒng)效率會(huì)低至90%以下。
業(yè)界**的廠商會(huì)采用低損耗期器件和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)打造更高效能。例如，華為的全系列高效UPS，在器件選型上，采用損耗更小的IGBT開(kāi)關(guān)管，并選用更好的磁芯等方式以降低損耗;在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，其獨(dú)有的優(yōu)化逆變拓?fù)?，能有效降低逆變IGBT的導(dǎo)通與關(guān)斷損耗，并通過(guò)優(yōu)化母線電壓，調(diào)整控制參數(shù)和邏輯，
比如其模塊化設(shè)計(jì)的UPS5000-E，有著優(yōu)化的效率曲線，能在40%負(fù)載率以上保持著96%的超高效率，對(duì)比傳統(tǒng)UPS高出10個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)圖表4)，在綠色節(jié)能水平上表現(xiàn)出眾。
圖表4
提升低負(fù)載率效率，匹配真實(shí)供電場(chǎng)景
在此，我們尤其應(yīng)關(guān)注UPS在低負(fù)載率下的系統(tǒng)效率指標(biāo)。事實(shí)上據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)網(wǎng)中80%以上的UPS均工作在50%的負(fù)載率以下，常見(jiàn)的塔式一體機(jī)在1+1的并機(jī)模式下，負(fù)載率常僅在20~30%。低負(fù)載率下的系統(tǒng)效率是節(jié)能的關(guān)鍵。
華為UPS5000-E從設(shè)計(jì)上真正考慮到了機(jī)房實(shí)際的低負(fù)載率用電場(chǎng)景，其在20%的低負(fù)載率下系統(tǒng)效率依然能保持在95%，對(duì)比傳統(tǒng)UPS高出13%的效率差。對(duì)于200kVA的UPS，當(dāng)負(fù)載率40%時(shí)，相比業(yè)界同類(lèi)機(jī)型約85%的效率，UPS5000-E可幫助降低機(jī)房PUE值0.12，年可節(jié)約用電30,000度，是當(dāng)之無(wú)愧的節(jié)能之星。
智能休眠技術(shù)提升節(jié)能新高度
通過(guò)優(yōu)化低負(fù)載率下的效率曲線，可以顯著改善系統(tǒng)效率。而在負(fù)載率極低的場(chǎng)景下，智能休眠技術(shù)可以依據(jù)負(fù)載率情況，智能判斷休眠的功率模塊數(shù)量(如圖表5)，在保證冗余和系統(tǒng)**的前提下，減少開(kāi)啟的功率模塊，讓UPS工作在較高負(fù)載率區(qū)域，提升UPS的運(yùn)行效率。
圖表5
5.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，從技術(shù)發(fā)展，到標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，融合了模塊化技術(shù)、智能休眠、低負(fù)載率效率優(yōu)化等技術(shù)的高效UPS，其發(fā)展和規(guī)模應(yīng)用已是大勢(shì)所趨。據(jù)工信部發(fā)布的《2012年國(guó)內(nèi)電信業(yè)統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2012年國(guó)內(nèi)電信業(yè)收入增長(zhǎng)9%，而電信綜合價(jià)格水平同比下降1.9%，運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本壓力日益嚴(yán)峻。機(jī)房耗電占運(yùn)營(yíng)商電費(fèi)的60%以上，采用高效的機(jī)房UPS供電系統(tǒng)，并和高效制冷、智能機(jī)房監(jiān)控等機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合，能有效幫助運(yùn)營(yíng)商節(jié)能減排，降低能耗。
