如何优化UPS的工作模式为数据中心节省运营成本
|
副标题[/!--empirenews.page--]
随着大数据和云计算的不断发展，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。据统计目前数据中心的能耗已占到全球电量的2%至3%。高可靠、低能耗、易维护的供配电系统成为数据中心建设的核心诉求，而UPS作为其源动力，发挥着至关重要的作用。 大型数据中心要求电力系统高可靠性，T4级数据中心可靠性99.995%，平均每年只能有48分钟故障时间，服务中断时间小于24分钟，UPS 电池最少满负载备份时间（需要有发电机应急电源系统）不少于15分钟。当市电发生输入中断，就由蓄电池、UPS逆变为负载提供不间断电源，来持续保障业务的正常运营。UPS工作时整流器和逆变器都会产生功率损耗，例如电价为1元/度，以400KVA的UPS为例，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为(400KVA×1)×0.01×24×365×1=35040元。所以如何提高UPS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。
一、 数据中心UPS系统设计规划 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TIA-942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。 举例：某数据中心设计每个机房模块机柜200个，容量为3KW/个。
备注：为了能够完全与供应电源兼容，输入功率因数需要接近1 根据IT设备负荷计算进行UPS选型，UPS容量按照2N方式配置，选型计算如下表：
备注：高冗余度的UPS系统其设计额定负荷水平通常在40％～50％之间 UPS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。共分为两组，每组配置为4台400KVA UPS并机运行，第一组UPS为1#、2#机房IT设备A路供电，第二组UPS为1#、2#机房IT设备B路供电，正常运行时每组UPS各承担50%，当一组UPS故障时由另一组UPS承担全部负荷。 二、 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UPS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。 假设每套并机初期的负载总量仅为一台的容量（实际往往会更低，某运营商的数据中心，运行一年多了，负载仅为一台的1/4），那么四台并机工作时每台UPS的负载率为25%，以500KVA的12脉冲UPS为例，在这一负载率下的效率仅为85%以下，这意味着约有2*15%*500KVA*0.9＝135KW的电被白白浪费掉了。更为致命的是，对于多台并机系统而言，如此低的负载率很容易引起并机系统振荡，导致UPS故障和系统宕机事故。 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UPS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。 针对前述的负载，具有绿色休眠技术构成的每套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。 绿色休眠技术的采用，不仅实现了节能增效的目的，也提高了整个数据中心机房UPS供电系统的运行可靠性。从运行的可靠性来看，休眠技术通过使多余的UPS休眠退出，减少了并机的实时并机台数，即从设计的3+1变为了实际运行的1+1或2+1，使并机系统的连续运行稳定性得以成倍提高；休眠技术提高了带载率，减少了并机系统振荡的风险；此外，处于休眠状态的UPS与正常运行的UPS相比，其自身可靠性也得到明显的提高。 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。 下面就不同负荷情况与UPS工作模式选择，来分析下与运营成本的关系。 （编辑：PHP编程网 - 黄冈站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
浙公网安备 33038102330482号