谈中大型信息中心的UPS选型

  节能减排是当今的一项国策，是考核各级政府的一项重要指标。因此在全国各行各业都在努力贯彻。信息中心机房的建设也不例外，作为信息中心能量来源的供电系统要首当其冲，作为中大型机房能量来源的供电系统尤其要高效、节能。现在数据中心都有相对集中的趋势，因此设备的功耗也在集中，这就给节能创造了有了条件。

  目前用电容量在5,000kVA左右的中心已有不少，如果能集中解决这些地方的节能问题就会有显著的效果。比如一个用电5000kVA容量的中心机房，如果带现在的新IT设备，就几乎是5,000kW，一年耗电就是43,825,000度，以每度电一元钱计，就是四千多万元！根据相关资料介绍，按照每一度电需要消耗一公斤煤来算，就是四万多吨煤！这要产生多大的污染！

2.  一般UPS影响节能的机构和解决的措施

  以往的UPS（所谓的工频机）为IT业的发展立下了汗马功劳，但也暴露出一些问题：结构复杂、体积庞大、工作效率低、发热严重、对电网电压波形破坏大，等等。国际上就针对这些问题经过数年的研究推出了称为高频机的UPS产品。目前在高频机领域中已成功推出换代产品的不可不提两大家，100kVA以下的产品当属山特，100kVA以上的产品当属爱克赛。

  高频机UPS的节能效果

  根据计算100kVA 的高频机UPS 每年要比同容量的工频机UPS至少节约5万度电。可惜目前一般厂家的高频机UPS多在200kVA左右，对付中型机房尚可，对大型机房而言就太吃力了，以前只好用工频机UPS去堆积。比如5,000kVA容量的中心机房，就要用十几台400kVA容量的工频机UPS去并联，再加上前置滤波器和输出变压器，就占据了相当大的机房面积，以12台400kVA UPS为例，每年就比高频机UPS多消耗2,400,000度电。如果用高频机UPS将这些电节约下来，就会产生很大的社会效益。
    比如笔者曾对一家数据中心5000KVA的两类UPS做了个比较，如下表所示：

从表中可以看出，同样是用5000kVA供电的UPS，高频机结构UPS在净占地面积上臂工频机结构UPS节约了50%；重量节约了2/3；每年节电250万度。这就相当于媒排出的25吨CO2,和250kg SO2。这时多么惊人的数字！在重量和占地面积上为什么有如此大的差别？这就是现代技术发展的结果，如下图所示。在重量上工频机300kVA UPS重2200kg（2.2吨），而高频机300kVA UPS才830kg（0.83吨）；占地面积工频机300kVA UPS是1.99m2，而高频机300kVA UPS不足0.4m2。
       
    尽管高频机UPS的大功率技术一直在烦扰着众多的生产厂家，但也并非不可克服，伊顿爱克赛首先异军突起攻克了这个堡垒，一举将高频机功率做到了250kVA~1,200kVA。这样一来就为用户的大量节能前景开辟了道路。

  高频机UPS的环保亮点

  环保不好，一直影响着人们的身心健康，所以“减排”也是一项基本国策。电子设备的环保有三个方面：可闻噪声、电噪声和大气污染。长期在计算机机房服务的人员都有这样的经历：以往工频机UPS电源的叫声很大，功率越大，叫声越大，吵得人头昏脑胀，影响工作效率！同时工频机UPS还破坏电网，影响同一路电网上其他用电设备的正常工作。为了解决这个问题就不得不在前面加庞大的谐波滤波器或相应的装置，既增加投资又增加了功耗，还多占用了宝贵的空间。而高频机UPS就根本没有这些噪声发出，也几乎不破坏电网，也就从根本上避免了这些烦心的事。至于大气污染，目前一流的高频机UPS都要遵守国家和国际上的ROHS指令。用户在购置机器时也应当作为一个重要事项提出来。

  高频机UPS的强大带载率

  相应国际上的环保要求，新的IT设备都对输入电路作了改进，使其接近线性负载，换言之，负载功率几乎都是瓦特。这样一来，使得原来工频机UPS负载功率因数为0.8的产品相形见绌。

  比如一个新机房所购设备的总功率为1500kW，一般工频机UPS的配置就是400kVA×5=2000kVA，按照0.8的功率因数去乘，可得1600kW，只有100kW约6.7%的余量,显然出于安全考虑，用户应再增加一台机器。但如果用负载功率因数为0.9的UPS情况就不同了，那时2000kVA就可给出约1800kW的容量给负载，就有300kW约20%的余量，符合了配置容量的安全点，而且再也不用额外增加机器。

  拥有这样功率因数的厂家不少，但在200kVA以下者居多，有资料显示在大功率段只有伊顿9395系列的负载功率因数是0.9，这就为中大型机房的建设带来了福音。那些200kVA以下容量的负载功率因数为0.9的UPS只有在中小机房中才能充分发挥其优良作用。

3.  进一步提高并联UPS系统可靠性的途径

  为了提高供电系统的可靠性或增加容量，都采用UPS的并联技术。但UPS并联时的电流均分是一个主要指标，这就需要各UPS的单机之间进行热线通信，有的用光纤信号、有的用普通信号，这都免不了在UPS之间连接通信线，使各UPS单机时刻测量对方的频率、相位、电压和电流，以和本身的这些参数进行比较，除此外还必须保证信号线的连接良好。这么多的因素都在制约着每台UPS单机，万一其中之一的状态不良，就会导致输出失败，并联系统中因单机跟踪不好而退出的例子并不少见，甚至有的就导致了供电故障。

      无数据线并联是国际上推出的一项专利技术，UPS在并机时，不需要互相获取对方的实时频率、相位，电压，电流等参数信息，也不用信号线将其连接起来 就能达到均分负载电流的目的。这种技术在强大数字处理器的直接数字合成技术和自适应调控功能的支持下，只需要自己关注自己的输出电压、电流及相位，就可达到输出同步、均分负载和故障UPS快速脱机等调控功能，使并机的可靠性进一步提高。这就将UPS并机技术提高到一个崭新的高度。这种技术已应用于我国和许多机房多年，比如国防单位、新华社、国家气象局、航空航天、卫星发射基地、金融和电信，等等。由于这是一项专利技术，目前还只有少数厂家掌握，伊顿爱克赛和山特就是其中的佼佼者。

4.  大型模块化UPS结构的诱惑

  UPS的寿命是一个令人担忧的问题。一个大型机房建设起来很不容易，不但投资大而且周期长，费人费力，其地位更是重中之重，这样的机房总希望不间断的服务周期越长越好。但遗憾的是，UPS的寿命有限，最多8到10年，如果逾期不能及时更换就会埋下致命的隐患。无奈一般更换UPS时不得不停机，停电对大型机房就意味着重大损失。模块化结构是解决这个难题的最好方法，可惜目前的UPS模块功率一般都比较小，尽管有的已推出200kVA的模块，可惜每个模块就是一个单机机柜，在并联意义上和以往的单机并联系统没有区别，也是最多8台单机并排站立在地板上，更换起来也很不方便。

  俗话说：现在的时代是只有想不到的，没有办不到的。恰恰又是伊顿爱克赛解决了这个问题。他们的单个模块做到了300kVA，而且是真正意义上的模块，比如600kVA的机柜内有两个300kVA模块，1200kVA的机器内有四个300kVA模块，可以热更换。这样一来就可以在不停电的情况下逐步将所有的模块更新换代，实现了大型机房长期连续运行的目标。当然也带来了机房增容的方便。

5.  解决了大功率带载验机的困惑

  UPS安装完毕，做负荷试验是必要的，做这种实验谈何容易！小功率尚可，上到几百千伏安就不好办了：

（1）几十千伏安、几百千伏安甚至几千千伏安的假负载从哪里来？是租？是买？这种扯皮现象并不少见。

（2）假负载由谁来出？有没有这么大的假负载？几十千伏安的有时尚可找到，再大，就难寻了。
（3）这么庞大的假负载一般都是固定的，如何运到现场，运来以后朝那里放？有没有这么大的空间？这些实际问题也给用户带来了很多困难。
（4）假如有这么庞大的假负载，做过大负载试验的人都知道，假负载从租用到运输、到安装、到实验完毕，最快也得几天的时间，尤其是几百千伏安以上的机器。简直是一件劳民伤财的事。

      9395采用专利的EASY-LOAD负载测试技术，这是一种完全绿色的测试，无需外部负载箱，无需相应的电缆安装工程，UPS自己在内部即可产生一个满负载，可以对UPS内的所有功率部件及连接件进行满载测试，测试UPS, 旁路, 电缆，开关设备上的发热现象，并可以进行满载工作。整个测试时间不超过2h，无形中为用户创造了宝贵的财富。

6.  气魄与胆量的基础

  敢不敢第一个用新产品是需要胆量和气魄的。然而已经在市场上推出了几年的产品再不敢用就显得有些胆子太小了。有的用户虽然也觉得这种UPS设备好，但就是不敢用，还是怕出事，即使有使用者，如果不是本行业、本系统的用户也不放心，也不敢用，因此错过了最佳的时间和机会，等到该产品被普遍采用时，这个产品又该接近更新换代了。这样一来就永远落在先进的后面，永远错过最佳时机，永远享受不到新产品带来的更高效益。20年前在我国还是将PC机当打字机、而把UPS容量多集中在500VA的时代，我们的石油系统、军事系统、卫星发射基地、新华社、航空和部分金融与电信等机构就已经用上了以可控硅为主要器件的100kVA及以上的爱克赛、梅兰日兰、西力等厂家的UPS产品，取得了良好的效果；十年前还是这些系统又再次用上了这些厂家的第二代升级产品。又比如APC秀康UPS刚刚问世就在电信等行业安装了以480kVA为单机的供电系统...又都取得了良好的效果。这都是率先使用新产品的例子。正因如此，这些厂家的产品被国际上公认为可靠的好产品。当今9395又独领风骚，在原9315的基础上升级为9395，据资料介绍这些产品仍然是美国的军方指定产品，在我国仅金融业就有交行、建行、招行和农行已经在使用。实际上，国际上一些被公认的品牌如EATON-EXIDE、APC-MGE、EMERSON、SOCOMEC-SICON、TMEIC、SANTAK、GE…并非无根之草、无本之木。技术水平和制造水平达不到一定的水准、可靠性达不到一定的程度是不敢推向市场的，也不准推向市场，尤其是大功率设备，哪个厂也不会冒险将多年在国际上辛辛苦苦建立起来的荣誉毁于一旦。从这个意义上讲，用户的疑虑是否有些多余。