Рынак ІТ індустрыі з'яўляецца самым вялікім спажыўцом крыніц бесперабойнага электрасілкавання (КБС), выкарыстоўваючы прыкладна 75% усіх вырабляюцца КБС. Штогадовы сусветны аб'ём продажаў абсталявання КБС ва ўсе тыпы ЦАД, уключаючы карпаратыўныя, камерцыйныя і звышвялікія, складае 3 млрд. $. Пры гэтым штогадовы прырост продажаў абсталявання КБС у ЦАД набліжаецца да 10% і, падобна, што гэта не мяжа.
Цэнтры апрацоўкі дадзеных становяцца ўсё больш і буйнейшымі і гэта, у сваю чаргу, стварае новыя выклікі для інфраструктуры энергазабеспячэння. У той час, пакуль вядзецца доўгая спрэчка аб тым, у чым статычныя КБС пераўзыходзяць дынамічныя і наадварот, ёсць адна рэч, з чым пагодзяцца большасць інжынераў - у тым, што чым вышэй магутнасць, тым больш для працы з ёй падыходзяць электрычныя машыны: менавіта генератары выкарыстоўваюцца для выпрацоўкі электрычнай энергіі на электрастанцыях.
Усе дынамічныя КБС выкарыстоўваюць матор-генератары, аднак яны маюць розныя канструкцыі і, вызначана, адрозніваюцца ўласцівасцямі і характарыстыкамі. Адным з такіх даволі распаўсюджаных КБС з'яўляецца рашэнне з механічна падключаецца дызельным рухавіком - дызель-ротарны КБС (ДРИБП). Аднак, у сусветнай практыцы будаўніцтва ЦАДаў, сапраўдная канкурэнцыя прысутнічае паміж статычнымі КБС і іншай тэхналогіяй дынамічных КБС – ротарнымі КБС, якая ўяўляе сабой камбінацыю электрычнай машыны, якая выпрацоўвае сінусоідную напругу натуральнай формы і сілавой электронікі. Такія ротарныя КБС маюць электрычную сувязь з назапашвальнікамі энергіі, якімі могуць быць як акумулятарныя батарэі, так і махавікі.
Сучасныя дасягненні ў галіне тэхналогій кіравання, надзейнасці, эфектыўнасці і шчыльнасці магутнасці, а таксама зніжэння ўдзельнага кошту магутнасці КБС з'яўляюцца фактарамі, уласцівымі не толькі для статычных КБС. Нядаўна прадстаўленая серыя Piller UB-V з'яўляецца годнай альтэрнатывай.
Разгледзім далей некаторыя ключавыя крытэры адзнакі і выбару сістэмы КБС для сучаснага буйнага ЦОДа ў кантэксце таго, якая тэхналогія выглядае больш пераважнай.
1. Капітальныя выдаткі
Гэта праўда, што статычныя КБС могуць прапаноўваць ніжэйшы кошт за 1 квт для невялікіх сістэм КБС, але такая перавага хутка выпараецца, калі гаворка заходзіць аб сістэмах вялікай магутнасці. Модульная канцэпцыя, якую непазбежна змушаныя ўжываць вытворцы статычных КБС, круціцца вакол раўналежнага ўключэння вялікай колькасці КБС невялікай намінальнай магутнасці, напрыклад, памерам 250 квт як у прыведзеным ніжэй прыкладзе. Такі падыход дазваляе дасягнуць патрабаванага значэння зададзенай выходнай магутнасці сістэмы, але з-за складанасці мноства дубляваных элементаў губляе 20-30% перавагі ў кошце ў параўнанні з коштам рашэння на базе ротарных КБС. Больш за тое, нават у гэтага паралельнага злучэння модуляў ёсць абмежаванні па колькасці блокаў у адной сістэме КБС, пасля чаго самі паралельныя модульныя сістэмы павінны быць паралельнымі, што яшчэ больш павялічвае кошт рашэння за кошт дадатковых размеркавальных прылад і кабеляў.
Табл. 1. Прыклад рашэння для ІТ нагрузкі 48МВт. Большы памер манаблокаў UB-V дазваляе эканоміць час і грошы.
2. Надзейнасць
У апошнія гады ЦАДы становяцца ўсё больш каммадытызаваных прадпрыемствамі, у той час як надзейнасць усё часцей успрымаецца як належнае. У сувязі з гэтым, усё больш узрастаюць асцярогі, што гэта прывядзе да праблем у далейшым. Паколькі аператары імкнуцца да максімальнага паказчыку адмоваўстойлівасці (колькасці "9") і пры гэтым мяркуецца, што недахопы статычнай тэхналогіі КБС лепш за ўсё пераадольваюцца дзякуючы малому часу на рамонт (MTTR) за кошт магчымасці выканання хуткай і "гарачай" замены модуляў КБС. Але гэты аргумент можа быць самаразбуральным. Чым больш задзейнічана модуляў, тым вышэй верагоднасць адмовы і, што важнейшае, тым вышэй рызыка таго, што такая адмова прывядзе да страты нагрузкі ў агульнай сістэме. Лепш увогуле не мець збояў.
Ілюстрацыя залежнасці колькасці аварый абсталявання ад велічыні паказчыка часу напрацоўкі на адмову (MTBF) у перыяд нармальнай эксплуатацыі прыведзена на мал. 1 і адпаведнымі разлікамі.
Мал. 1. Залежнасць колькасці аварый абсталявання ад паказчыка MTBF.
Верагоднасць адмовы Q(t) абсталявання ў перыяд нармальнай эксплуатацыі, на ўчастку (II) графіка нармальнай крывой адмоваў, дастаткова добра апісваецца экспанентным законам размеркавання выпадковых велічынь Q(t) = e-(λx t), дзе λ = 1/MTBF – інтэнсіўнасць адмоваў, а t - час працы ў гадзінах. Адпаведна, праз час t у безаварыйным стане будзе N(t) усталёвак ад пачатковага ліку ўсіх усталёвак N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Сярэдняе значэнне MTBF статычных КБС складае 200.000 гадзін, а MTBF ротарных КБС серыі UB-V Piller складае 1.300.000 гадзін. Разлік паказвае што за 10 гадоў эксплуатацыі ў аварыі апынуцца 36% статычных КБС, і толькі 7% ротарных КБС. З улікам рознай колькасці абсталявання КБС (табл.1) гэта азначае 86 адмоваў з 240 модуляў статычных КБС і 2 адмовы з 20 ротарных КБС Piller, на адным і тым жа ЦАД з карыснай ІТ нагрузкай 48МВт на працягу 10 гадоў эксплуатацыі.
Вопыт эксплуатацыі статычных КБС на ЦАД у Расіі і ў свеце пацвярджае дакладнасць прыведзеных разлікаў, грунтуючыся на статыстыцы адмоў і рамонтаў, даступных з адкрытых крыніц.
Усе ротарныя КБС Piller, і ў прыватнасці серыя UB-V, выкарыстоўваюць электрычную машыну для генерацыі чыстай сінусоіды і не выкарыстоўваюць сілавыя кандэнсатары і IGBT транзістары, якія вельмі часта з'яўляюцца прычынамі адмоў ва ўсіх статычных КБС. Больш за тое, статычны КБС – гэта складаная частка сістэмы электразабеспячэння. Складанасць змяншае надзейнасць. Ротарныя КБС UB-V маюць менш кампанентаў і больш трывалую канструкцыю сістэмы (матор-генератар), што павялічвае надзейнасць.
3. Энергаэфектыўнасць
Сучасныя статычныя КБС маюць значна лепшую энергаэфектыўнасць у рэжыме анлайн (або «нармальны» рэжым), чым іх папярэднікі. Як правіла, з пікавымі значэннямі ККД на ўзроўні 96,3, XNUMX%. Часта прыводзяцца больш высокія лічбы, але гэта дасягальна толькі тады, калі статычны КБС працуе, перамыкаючыся паміж анлайн і альтэрнатыўнымі рэжымамі (напрыклад, рэжымам ECO-mode). Аднак, пры выкарыстанні альтэрнатыўнага энергазберагальнага рэжыму нагрузка працуе ад знешняй сеткі без усялякай абароны. Па гэтай прычыне, на практыцы ў ЦАД у большасці выпадкаў выкарыстоўваецца толькі рэжым анлайн.
Серыя ротарных КБС Piller UB-V не змяняе стан пры нармальнай працы, пры гэтым забяспечваючы эфектыўнасць да 98% у рэжыме анлайн для ўзроўню загрузкі 100% і на ўзроўні 97% пры загрузцы 50%.
Такая розніца ў энергаэфектыўнасці дазваляе атрымліваць істотную эканомію на электраэнергіі падчас эксплуатацый (Табл.2).
Табл. 2. Эканомія выдаткаў на электраэнергію на ЦАД 48 МВт ІТ нагрузкі.
4. Займанае прастору
Статычныя КБС агульнага прымянення сталі істотна больш кампактнымі з пераходам на тэхналогію IGBT і выключэннем трансфарматараў. Аднак, нават з улікам дадзенай акалічнасці, ротарныя КБС серыі UB-V даюць выйгрыш 20% і больш па паказчыку займанага месца на адзінку магутнасці. Якая ўзнікае эканомія прасторы можа быць скарыстана як для павелічэння магутнасці энергацэнтра, так і для павелічэння «белай», карыснай, прасторы будынка для месцавання дадатковых сервераў.
Мал. 2. Займанае месца КБС на 2МВт розных тэхналогій. Рэальныя ўстаноўкі ў маштабе.
5. Даступнасць
Адным з ключавых паказчыкаў добра спраектаванага, пабудаванага і эксплуатуемага ЦАД з'яўляецца яго высокі каэфіцыент адмоваўстойлівасці. Нягледзячы на тое, што 100% часу бесперабойнай працы заўсёды з'яўляецца мэтай, у справаздачах указваецца, што больш за 30% цэнтраў апрацоўкі дадзеных у свеце адчуваюць як мінімум адзін незапланаваны збой у год. Многія з іх выкліканы чалавечымі памылкамі, але энергетычная інфраструктура таксама адыгрывае важную ролю. Серыя UB-V выкарыстоўвае гадамі правераную тэхналогію ротарнага КБС Piller у манаблочным выкананні, надзейнасць якіх істотна вышэй за ўсе іншыя тэхналогіі. Больш таго, для саміх КБС UB-V у ЦАДах з належным чынам кантраляваным асяроддзем не патрабуецца іх штогадовае адключэнне для выканання тэхнічнага абслугоўвання.
6. Гнуткасць
Нярэдка ІТ-сістэмы ЦАД абнаўляюцца і мадэрнізуюцца на працягу 3-5 гадоў. Таму інфраструктуры сістэм электрасілкавання і астуджэнні павінны быць дастаткова ўніверсальнымі, каб адпавядаць гэтаму і мець дастатковую перспектыву на будучыню. Як звычайныя статычныя КБС, так і КБС UB-V могуць быць сканфігураванымі рознымі спосабамі.
Аднак склад рашэнняў на базе апошніх шырэйшы, і, кажучы ўвогуле, паколькі гэта выходзіць за рамкі дадзенага артыкула, дазваляе мець магчымасць рэалізацыі сістэм бесперабойнага электразабеспячэння на сярэдневольтнай напрузе 6-30кВ, для працы на сетках з аднаўляльнымі і альтэрнатыўнымі крыніцамі генерацыі, для пабудовы эканамічных звышнадзейных сістэм з ізалявана-раўналежнай шынай (IP Bus), якія адпавядаюць узроўню Tier IV UI у канфігурацыі N+1.
У якасці зняволення можна зрабіць некалькі высноў. Чым больш развіваюцца ЦАДы, тым складаней становіцца задача іх аптымізацыі, калі неабходна адначасова кантраляваць эканамічныя паказчыкі, аспекты надзейнасці, рэпутацыі і мінімізацыі ўздзеяння на навакольнае асяроддзе. Статычныя КБС прымяняліся і будуць прымяняцца ў будучыні ў цэнтрах апрацоўкі дадзеных. Аднак, бясспрэчна і тое, што ёсць альтэрнатывы існуючым падыходам у галіне сістэм электразабеспячэння, якія валодаюць істотнымі перавагамі перад "старой добрай статыкай".
Крыніца: habr.com