被忽視的UPS下游電力效率

　 增加UPS下游的電力效率在過(guò)去幾乎被忽略了，但在今天得到了更多的重視。隨著重點(diǎn)放在改善PUE(或其倒數(shù)DCiE)上，產(chǎn)業(yè)界認(rèn)識(shí)到，UPS下游的效率與UPS本身及UPS上游的效率是一樣重要的。請(qǐng)記住，UPS的下游每損失1%，就會(huì)使PUE增加1.2%至3%。

　　所以，我們?nèi)绾翁岣遀PS下游的效率?我們將集中在三個(gè)關(guān)鍵的提供機(jī)會(huì)的領(lǐng)域：電力分配結(jié)構(gòu)、變壓器和電壓。

　　電力分配結(jié)構(gòu)

　　您應(yīng)該盡可能除去UPS下游的配電板(PDU)和遠(yuǎn)程供電源面板(RPP)上的靜態(tài)總線轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(STS或SBTS)。除了一些固有的電力損失，STS會(huì)增加成本，減少使用面積，降低可用性(如果它們成為故障單點(diǎn))，及增加運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性。如果STS是必要的，它們應(yīng)該被安裝在電腦機(jī)柜及機(jī)柜中的供電設(shè)備上。

　　在級(jí)別Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的設(shè)施中，你應(yīng)該考慮冗余PDU(從效果上考慮，2N或系統(tǒng)+系統(tǒng)分配)是否有意義。一般情況下，PDU變壓器的效率隨負(fù)荷的增加而增加，因此兩個(gè)PDU共同分擔(dān)一個(gè)負(fù)荷，它們的效率將低于承受相同負(fù)載的一個(gè)PDU的效率。另外，單核服務(wù)器比雙核服務(wù)器的電能效率更高。

　　只有兩個(gè)關(guān)于UPS結(jié)構(gòu)的想法。如果2N或系統(tǒng)+系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是需要的，你應(yīng)該考慮3N/2或4N/3結(jié)構(gòu)作為候補(bǔ)。假設(shè)的臨界負(fù)荷是2000kW，一個(gè)2N的裝配需要兩個(gè)UPS系統(tǒng)，每個(gè)容量為2000kW。在一個(gè)3N/2的裝配中，您需要三個(gè)UPS系統(tǒng)，每個(gè)容量為1000kW。3N/2裝配的優(yōu)勢(shì)如下：

　　1、初始成本較低，因?yàn)槟?gòu)買的是總?cè)萘繛?000kW的UPS，而不是2N裝配中要求的4000kW的容量。

　　2、更有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槊總€(gè)3N/2系統(tǒng)與每個(gè)2N系統(tǒng)相比，3N/2系統(tǒng)在一個(gè)較高的百分比率上運(yùn)行。滿載時(shí)，每個(gè)3N/2系統(tǒng)將在額定值的67%上運(yùn)行，而2N系統(tǒng)將在額定值的50%上運(yùn)行。

　　與2N系統(tǒng)相比，3N/2或4N/3系統(tǒng)的缺點(diǎn)是需要更多地注意負(fù)荷管理。

　　第二個(gè)關(guān)于UPS結(jié)構(gòu)的想法是：考慮對(duì)于項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，冗余模塊在UPS系統(tǒng)中是否有意義。冗余模塊增加初始成本和運(yùn)營(yíng)成本。成本增加的重要組成部分是冗余模塊降低運(yùn)行效率。

　　變壓器

　　UPS下游的變壓器通常裝載在PDU上。你應(yīng)該明白，每一次我們變換電壓，在這一過(guò)程中，我們失去了1.5%-3%的能量。在可能的情況下，除去變壓器是一個(gè)提高能源效率的好技術(shù)。

　　如果您需要變壓器，考慮使用較少的大型變壓器，而不是較小型的變壓器。一個(gè)較大容量的變壓器通常比較小容量的變壓器更有效率。因此，有必要指定一個(gè)較小數(shù)目且較大容量的變壓器，而不是相反。例如，能源之星(Energy Star?)的75kVA的變壓器最低效率是98%，300kVA的變壓器最低效率是98.6%的。

　　您應(yīng)該指定變壓器在其計(jì)劃正常工作負(fù)荷時(shí)的效率。考慮一個(gè)普通的級(jí)別Ⅱ的裝配，每一個(gè)變壓器可在高達(dá)90%的額定值上運(yùn)行：峰值效率應(yīng)規(guī)定在50%-90%的額定值。相反，對(duì)于一個(gè)級(jí)別Ⅳ的裝配，峰值變壓器效率應(yīng)達(dá)到20%-45%的額定值

　　電壓思考

　　現(xiàn)在，大多數(shù)計(jì)算機(jī)電源的額定值是100-240伏特，因此他們不關(guān)心輸入電壓是120伏、208伏還是230伏。同樣，他們也不關(guān)心輸入頻率是50Hz還是60Hz。

　　在傳統(tǒng)的美國(guó)設(shè)計(jì)中，UPS供給下游的變壓器480伏特，變壓器減少電壓至208伏，分配給計(jì)算機(jī)設(shè)備。一個(gè)30安培、208伏、3極、4線分支電路可提供約8kW的負(fù)荷。

　　400Y230伏的分配在世界上美國(guó)以外的許多地區(qū)是標(biāo)準(zhǔn)的。計(jì)算機(jī)設(shè)備供電在230伏(線到中點(diǎn)的電壓)。一個(gè)30安培、400Y230伏、3極、4線分支電路可提供約15kW的負(fù)載，大約是傳統(tǒng)208Y120伏特系統(tǒng)可以提供的兩倍。所以，在美國(guó)的做法中，很少有UPS下游的變壓器，獲得1.5%-3%的效率。

　　在美國(guó)的480伏配電系統(tǒng)中，應(yīng)用400Y230伏特，您可以有一個(gè)大的，非常有效的UPS上游的變壓器，除去UPS下游的PDU變壓器。上游變壓器的成本和能量損失明顯低于下游變壓器。

　　在美國(guó)的中壓配電系統(tǒng)中，應(yīng)用400Y230伏特是比較簡(jiǎn)單的事情。您只需規(guī)定變電站變壓器二次電壓值為400Y230伏特。這個(gè)變電所變壓器在400Y230伏特時(shí)，應(yīng)該與一個(gè)大小相同的480伏變壓器一樣有效。您可以指定一個(gè)較大容量的UPS，因?yàn)槟阏谶\(yùn)行的UPS是400Y230伏特，而不是480伏，但你已經(jīng)去除了UPS下游的PDU變壓器，提高了效率。概括地說(shuō)，相對(duì)于增加配線費(fèi)用，你是平衡地減少變壓器的損失和分支電路配線成本。

　　以下是預(yù)測(cè)未來(lái)，我們正在討論400Y230伏特的配電。一旦計(jì)算機(jī)電源制造商增加可接受的輸入電壓，由240伏特至277伏特，所有400Y230伏特配電的優(yōu)勢(shì)在美國(guó)就消失了。在那個(gè)時(shí)候，480Y277伏特的標(biāo)準(zhǔn)將是新的數(shù)據(jù)中心的UPS輸出電壓和配電電壓。一個(gè)30安培、480Y277伏、3相、4線分支電路將提供18kW，這是一個(gè)類似大小的400Y230伏電路能力的1.2倍，是一個(gè)類似大小的208Y120伏電路能力的2.3倍。

　　另一個(gè)電壓考慮是使用575伏，而不是480伏特給大部分低壓配電。575伏特在加拿大是一種常見(jiàn)的電壓，但在美國(guó)不是?，F(xiàn)在，發(fā)現(xiàn)這個(gè)電壓值越來(lái)越多地使用在美國(guó)的大型數(shù)據(jù)中心，因?yàn)樗梢蕴峁┙?jīng)濟(jì)的初始成本和運(yùn)營(yíng)開(kāi)支。

　　初始成本可以降低，因?yàn)橄嗤笮〉膶?dǎo)體，母線或斷路器在575伏時(shí)比在480伏時(shí)，可多攜帶20%的電源電壓。例如，一個(gè)3750kVA的變電站在575伏特時(shí)，可以有4000安培的二級(jí)母線，而在480伏特時(shí)，它要求一個(gè)5000安培的母線。

　　運(yùn)營(yíng)成本會(huì)降低，因?yàn)榻档土藢?dǎo)體損失。

　　我對(duì)575伏特的預(yù)測(cè)是，一旦277伏特的計(jì)算機(jī)電源供應(yīng)到位，575伏特將令人痛心地失寵。電腦電源制造商告訴我，他們沒(méi)有希望增加可接受的輸入電壓到347伏特(在575伏特系統(tǒng)中線到中點(diǎn)的電壓)。因此，575伏特分配給大部分低電壓電源，然后轉(zhuǎn)化到480伏特給UPS，這樣做是沒(méi)有意義的。

　　總之，我們已經(jīng)討論了三個(gè)現(xiàn)成的工具，來(lái)提高UPS下游的電力效率。把它們放在手邊，并利用它們來(lái)降低運(yùn)營(yíng)成本和提高效率。