UPS拓扑如何影响能效?

日期: 2009-11-19 来源:TechTarget中国 英文

  UPS效率越高,运营数据中心所花的电费就越少。由于损失的电能大多数是以热能消散掉的,UPS效率越高,带走这些热量所需的空调花费和其它冷却费用也越少。当数据中心基础设施的总体效率(DCiE)较高时,冷却费用可能只等于驱动IT设备所需能量费用的50%。当能效差时,冷却数据中心所需的成本几乎和运行设备所需的一样多,多项行业研究表明,高达驱动IT设备的成本的80%到100%。

  因此,数据中心管理人员密切注意其电源保护系统的效率就不足为奇了。

  所幸的是,在过去的三十多年间,技术的发展已经戏剧性地提高了UPS的效率。在20世纪80年代,大多数UPS的效率最高为75%到80%。支付1美元的电费只能得到价值75到80美分的可用电能。能量以热量的形式消耗掉,这又意味着更高的冷却成本。

  到20世纪90年代,UPS的效率已经提高到了85%到90%。21世纪我们看到效率提高到了94%。由于能源成本节节攀升的压力越来越大,目前,作为优化的IT设备电源的UPS的效率提高到了97%或更高。最新一代UPS用多项节能技术改变了这个游戏,在不影响可靠性的情况下将效率提高到了99%。

UPS设计对能效的影响

  效率受UPS设计或运行模式的影响很大。单转换(后备式和在线交互式)UPS比双转换UPS能效更高,因为少了电力从交流到直流再到交流的转换。新的多模式高效双转换UPS能实现很高的效率,是因为它们只在必要时才使用效率较低的双转换模式,其它时间都以节能的系统运行。

  效率也受UPS规格影响。较大的UPS模块一般比较小的模块能效高,因为支持控制电子器件和辅助器件所需的电能在UPS系统总负载量中所占的比例更小。例如:一台给定设计的500kW的UPS模块一般比同一设计的5kW的UPS模块的效率高。

新式无变压器UPS设计的相关能效(%)

 UPS模块规格

 后备式UPS

 在线交互式UPS

 双转换式UPS

 多模式高效双转换UPS

 5 kW

 95

 96

 91

 96

100 kW

 98+

 97+

 94

 98+

 500 kW

 99+

 98

 95+

 99+

  不要只看销售商给出的效率参数。评价一台UPS时,只知道它在满负荷下给出的峰值效率(也就是通常给出的效率数值)是不够的。您不太可能在满负荷下运行UPS。由于许多IT设备使用双电源实现冗余,一般数据中心使UPS在50%以下的负荷下工作,有时甚至低到20%到40%。您可能预计到了UPS在部分负荷下运行时效率会低一些,但会低到什么程度呢?

  上一代UPS(1990年以前购买的)在低负荷下效率显著降低。甚至大多数当今的UPS在常见的低负荷下效率也会明显下降。新的具有高级电源管理功能的多模式拓扑正在改变这个趋势。在20%负荷以上,都可期望得到95%以上的高效率。

UPS设计对能效的影响

  UPS效率提高一点点,很快就可节约上千美元。在一个1兆瓦的数据中心中,一台用了10年的UPS可能会浪费约150kW的功率,产生500,000 BTU以上的需排出的热量。将那台过时的设备换成新的高效UPS,可以省下120kW或更多的功率去支持新的IT设备。

  节约是巨大的。设想一下一个典型的数据中心拥有1000台服务器和一台以86%的效率运行的老式UPS。将那台UPS换成新的以96%的效率运行的多模式系统,将使此数据中心每年在能源成本上节约70,000美元以上(以每度电10美分计算)。更高的UPS效率在相同的电池容量下还可提供更长的电池运行时间,并在UPS环境中产生更低温的运行环境,这又可延长器件的使用寿命,提高数据中心的总体可靠性和性能。

  过去,最普遍的想法是:对于关键任务数据中心应用,UPS必须只在双转换模式运行。完全运行在双转换模式的系统可将IT设备与输入电源的各种异常隔离开,不会对内部电池造成过度的压力,而且可提供从电池模式到发电机运行之间的无缝来回转换,不会给所连接的IT设备的电力造成即使是轻微的中断。

  但是,数据中心管理人员现在有了其它可行且性价比很高的新选择,即多模式、高效、双转换UPS,这种UPS有效结合了单转换和双转换拓扑:异常高的效率和双转换运行的高保护等级。

  采用最佳的行为习惯和正确的设备选择,数据中心管理人员可以将能耗降低近50%。这意味着:可将几乎3/4的电费用在实际的IT处理上,而当今一般数据中心用到此项上的功率还不到50%。

  通过更有效地分配电力,您不仅可以降低电费和总体运营成本,还可用现有的后备电源和冷却系统实现更多的节省——推迟这些系统为支持数据中心扩容而需升级的时间点。

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