Tržište IT industrije najveći je potrošač neprekinutih izvora napajanja (UPS), koristeći približno 75% svih proizvedenih UPS-ova. Godišnja globalna prodaja UPS opreme svim vrstama data centara, uključujući poslovne, komercijalne i ultra velike, iznosi 3 milijarde dolara. Istovremeno, godišnji porast prodaje UPS opreme u data centrima približava se 10% i čini se da to nije granica.
Data centri postaju sve veći i veći, a to zauzvrat stvara nove izazove za energetsku infrastrukturu. Iako postoji duga debata o tome kako su statički UPS-ovi superiorniji od dinamičkih i obrnuto, jedna stvar oko koje će se većina inženjera složiti je da što je veća snaga, to su električne mašine prikladnije za rukovanje: generatori se koriste za proizvodnju električna energija u elektranama.
Svi dinamički UPS-ovi koriste motorne generatore, ali su različitog dizajna i definitivno imaju različite karakteristike i karakteristike. Jedan od ovih prilično uobičajenih UPS-a je rješenje s mehanički povezanim dizel motorom - dizel rotacijski UPS (DRIBP). Međutim, u svjetskoj praksi izgradnje data centara prava je konkurencija između statičkog UPS-a i druge dinamičke UPS tehnologije - rotacionog UPS-a, koji predstavlja kombinaciju električne mašine koja proizvodi sinusni napon prirodnog oblika i energetske elektronike. Takvi rotacijski UPS-ovi imaju električnu vezu s uređajima za pohranu energije, koji mogu biti ili baterije ili zamašnjaci.
Savremeni napredak u tehnologiji upravljanja, pouzdanost, efikasnost i gustina snage, kao i niža jedinična cijena UPS energije, faktori su koji nisu jedinstveni za statički UPS. Nedavno predstavljena serija Piller UB-V je dostojna alternativa.
Pogledajmo dalje neke od ključnih kriterija za procjenu i odabir UPS sistema za moderan veliki data centar u kontekstu kojeg tehnologija izgleda poželjnija.
1. Kapitalni troškovi
Istina je da statički UPS-ovi mogu ponuditi nižu cijenu po kW za manje UPS sisteme, ali ta prednost brzo nestaje kada su u pitanju veći energetski sistemi. Modularni koncept koji su proizvođači statičkih UPS-a neizbježno prisiljeni usvojiti vrti se oko paralelnog povezivanja velikog broja UPS-ova male nazivne snage, na primjer veličine 1 kW kao u primjeru ispod. Ovaj pristup vam omogućava da postignete potrebnu vrijednost date izlazne snage sistema, ali zbog složenosti mnogih dupliciranih elemenata gubi se 250-20% troškovne prednosti u odnosu na cijenu rješenja baziranog na rotirajućim UPS-ovima. Štaviše, čak i ovo paralelno povezivanje modula ima ograničenja na broj jedinica u jednom UPS sistemu, nakon čega i sami paralelni modularni sistemi moraju biti paralelni, što dodatno poskupljuje rešenje zbog dodatnih razvodnih uređaja i kablova.
Table 1. Primjer rješenja za IT opterećenje od 48 MW. Veća veličina UB-V monoblokova štedi vrijeme i novac.
2. Pouzdanost
Posljednjih godina, podatkovni centri postaju sve više komodizirana poduzeća, dok se pouzdanost sve više uzima zdravo za gotovo. S tim u vezi, raste zabrinutost da će to dovesti do problema u budućnosti. Kako operateri teže maksimalnoj toleranciji grešaka (broj "9") i pretpostavlja se da se nedostaci statične UPS tehnologije najbolje prevazilaze kratkim vremenom popravke (MTTR) zbog mogućnosti brze i vruće zamjene UPS modula. Ali ovaj argument može biti samoporažavajući. Što je više modula uključeno, veća je vjerovatnoća kvara i, što je još važnije, veći je rizik da će takav kvar dovesti do gubitka opterećenja u cjelokupnom sistemu. Bolje je da uopšte nema padova.
Ilustracija zavisnosti broja kvarova opreme od vrednosti vremena između kvarova (MTBF) tokom normalnog rada prikazana je na Sl. 1 i odgovarajući proračuni.
Rice. 1. Zavisnost broja kvarova opreme o MTBF indikatoru.
Vjerovatnoća kvara opreme Q(t) tokom normalnog rada, u dijelu (II) grafa krive normalnog kvara, prilično je dobro opisana zakonom eksponencijalne distribucije slučajnih varijabli Q(t) = e-(λx t), gdje je λ = 1/MTBF – intenzitet kvarova, a t je vrijeme rada u satima. Prema tome, nakon vremena t će biti N(t) instalacija u stanju bez smetnji od početnog broja svih instalacija N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Prosječni MTBF statičkog UPS-a je 200.000 sati, a MTBF rotacijskih UPS-a serije UB-V Piller je 1.300.000 sati. Proračuni pokazuju da će tokom 10 godina rada 36% statičkih UPS-a doživjeti nesreću, a samo 7% rotacijskih UPS-a. Uzimajući u obzir različite količine UPS opreme (Tabela 1), to znači 86 kvarova od 240 statičkih UPS modula i 2 kvara od 20 Piller rotirajućih UPS modula, na istom podatkovnom centru sa korisnim IT opterećenjem od 48 MW na 10 godine rada.
Iskustvo u radu statičkih UPS-ova u data centrima u Rusiji i širom svijeta potvrđuje pouzdanost gore navedenih proračuna, zasnovanih na statistikama kvarova i popravki dostupnim iz otvorenih izvora.
Svi Piller rotacioni UPS-ovi, a posebno UB-V serija, koriste električnu mašinu za generisanje čistog sinusnog vala i ne koriste kondenzatore snage i IGBT tranzistore, koji su vrlo često uzrok kvarova u svim statičkim UPS-ovima. Štaviše, statički UPS je složen dio sistema napajanja. Složenost smanjuje pouzdanost. UB-V rotacioni UPS-ovi imaju manje komponenti i robusniji dizajn sistema (motor-generator), što povećava pouzdanost.
3. Energetska efikasnost
Moderni statički UPS-ovi imaju mnogo bolju online (ili "normalan" način rada) energetsku efikasnost od svojih prethodnika. Tipično sa vršnom vrijednošću efikasnosti od 96,3%. Često se navode veće brojke, ali to je moguće postići samo kada statički UPS radi prebacivanjem između online i alternativnih načina rada (npr. ECO-režim). Međutim, kada se koristi alternativni način za uštedu energije, opterećenje radi iz vanjske mreže bez ikakve zaštite. Iz tog razloga, u praksi, u većini slučajeva data centri koriste samo online način rada.
Piller UB-V serija rotacionih UPS-ova ne menja stanje tokom normalnog rada, dok isporučuje do 98% efikasnosti na mreži pri 100% nivoa opterećenja i 97% efikasnosti pri 50% nivoa opterećenja.
Ova razlika u energetskoj efikasnosti omogućava vam da ostvarite značajne uštede električne energije tokom rada (tabela 2).
Table 2. Ušteda troškova energije u data centru sa 48 MW IT opterećenja.
4. Prostor zauzet
Statički UPS-ovi opće namjene postali su znatno kompaktniji s prelaskom na IGBT tehnologiju i eliminacijom transformatora. Međutim, čak i uzimajući u obzir ovu okolnost, rotacijski UPS-ovi serije UB-V daju dobit od 20% ili više u smislu zauzetog prostora po jedinici snage. Rezultirajuća ušteda prostora može se iskoristiti i za povećanje snage energetskog centra i za povećanje „bijelog“, korisnog prostora zgrade za smještaj dodatnih servera.
Rice. 2. Prostor zauzima 2 MW UPS različitih tehnologija. Prave instalacije u obimu.
5. Dostupnost
Jedan od ključnih pokazatelja dobro dizajniranog, izgrađenog i operativnog centra podataka je njegov visoki faktor otpornosti. Iako je 100% neprekidnog rada uvijek cilj, izvještaji pokazuju da više od 30% svjetskih centara podataka doživi najmanje jedan neplanirani prekid rada godišnje. Mnogi od njih su uzrokovani ljudskim greškama, ali energetska infrastruktura također igra važnu ulogu. UB-V serija koristi dokazanu Piller rotirajuću UPS tehnologiju u monoblok dizajnu, čija je pouzdanost znatno veća od svih ostalih tehnologija. Štaviše, sami UB-V UPS-ovi u data centrima sa pravilno kontrolisanim okruženjem ne zahtevaju godišnje isključenje radi održavanja.
6. Fleksibilnost
Često se IT sistemi data centara ažuriraju i modernizuju u roku od 3-5 godina. Stoga, infrastruktura za napajanje i hlađenje mora biti dovoljno fleksibilna da to prihvati i da bude dovoljno otporna na budućnost. I konvencionalni statički UPS i UB-V UPS mogu se konfigurirati na različite načine.
Međutim, raspon rješenja zasnovanih na potonjem je širi i, općenito govoreći, budući da je to izvan okvira ovog članka, omogućava implementaciju sistema besprekidnog napajanja na srednjem naponu od 6-30 kV, do rad na mrežama sa obnovljivim i alternativnim izvorima proizvodnje, kako bi se izgradili isplativi, visoko pouzdani sistemi sa izolovanom paralelnom magistralom (IP sabirnica), koja odgovara nivou IV korisničkog interfejsa u N+1 konfiguraciji.
Kao zaključak može se izvući nekoliko zaključaka. Što se centri podataka više razvijaju, zadatak njihove optimizacije postaje složeniji, kada je potrebno istovremeno kontrolisati ekonomske pokazatelje, aspekte pouzdanosti, reputacije i minimiziranja uticaja na životnu sredinu. Statički UPS-ovi su se koristili i koristit će se u budućnosti u podatkovnim centrima. Međutim, takođe je nepobitno da postoje alternative postojećim pristupima u oblasti sistema napajanja koje imaju značajne prednosti u odnosu na „staru dobru statiku“.
izvor: www.habr.com