IT-industriens marked er den største forbruger af UPS (Uninterruptible Power Supplies), der bruger cirka 75 % af al UPS, der fremstilles. Det årlige globale salg af UPS-udstyr til alle typer datacentre, inklusive virksomheder, kommercielle og ultrastore, er $3 mia. Samtidig nærmer den årlige stigning i salget af UPS-udstyr i datacentre sig 10 %, og det ser ud til, at det ikke er grænsen.
Datacentre bliver større og større, og det skaber igen nye udfordringer for energiinfrastrukturen. Mens der er en lang debat om, hvordan statiske UPS'er er overlegne i forhold til dynamiske og omvendt, er en ting, som de fleste ingeniører er enige om, at jo højere effekt, jo bedre egnede elektriske maskiner er til at håndtere det: generatorer bruges til at generere elektrisk energi på kraftværker.
Alle dynamiske UPS'er bruger motorgeneratorer, men de har forskellige designs og har helt sikkert forskellige funktioner og egenskaber. En af disse ret almindelige UPS'er er en løsning med en mekanisk tilsluttet dieselmotor - en diesel roterende UPS (DRIBP). Men i verdenspraksis med datacenterkonstruktion er den reelle konkurrence mellem statisk UPS og en anden dynamisk UPS-teknologi - roterende UPS, som er en kombination af en elektrisk maskine, der producerer en sinusformet spænding af naturlig form og kraftelektronik. Sådanne roterende UPS'er har en elektrisk forbindelse med energilagringsenheder, som enten kan være batterier eller svinghjul.
Moderne fremskridt inden for kontrolteknologi, pålidelighed, effektivitet og effekttæthed samt lavere enhedsomkostninger for UPS-strøm er faktorer, der ikke er unikke for statisk UPS. Den nyligt introducerede Piller UB-V-serie er et værdigt alternativ.
Lad os se nærmere på nogle af nøglekriterierne for vurdering og udvælgelse af et UPS-system til et moderne stort datacenter, hvor teknologien ser ud til at være at foretrække.
1. Kapitalomkostninger
Det er rigtigt, at statiske UPS'er kan tilbyde en lavere pris pr. kW for mindre UPS-systemer, men den fordel fordamper hurtigt, når det kommer til større strømsystemer. Det modulære koncept, som producenter af statiske UPS'er uundgåeligt er tvunget til at anvende, drejer sig om parallelforbindelse af et stort antal UPS'er med lille nominel effekt, for eksempel 1 kW i størrelse som i eksemplet nedenfor. Denne tilgang giver dig mulighed for at opnå den nødvendige værdi af en given systemudgangseffekt, men på grund af kompleksiteten af mange duplikerede elementer mister den 250-20% af omkostningsfordelen sammenlignet med prisen på en løsning baseret på roterende UPS'er. Desuden har selv denne parallelforbindelse af moduler begrænsninger på antallet af enheder i et UPS-system, hvorefter de parallelle modulære systemer i sig selv skal være parallelle, hvilket yderligere øger omkostningerne ved løsningen på grund af yderligere distributionsanordninger og kabler.
Bord 1. Eksempel på løsning til en IT-belastning på 48 MW. Den større størrelse af UB-V monoblokke sparer tid og penge.
2. Pålidelighed
I de senere år er datacentre blevet mere og mere kommodificerede virksomheder, mens pålidelighed i stigende grad tages for givet. I denne forbindelse er der stigende bekymring for, at dette vil føre til problemer i fremtiden. Da operatører stræber efter maksimal fejltolerance (antal "9"), og det antages, at manglerne ved statisk UPS-teknologi bedst overvindes med lav tid til reparation (MTTR) på grund af evnen til hurtigt og hot-swap UPS-moduler. Men dette argument kan være selvdestruktivt. Jo flere moduler, der er involveret, jo større er sandsynligheden for fejl, og endnu vigtigere, jo større er risikoen for, at et sådant svigt vil resultere i belastningstab i det samlede system. Det er bedre at have ingen nedbrud overhovedet.
En illustration af afhængigheden af antallet af udstyrsfejl af værdien af tiden mellem fejl (MTBF) under normal drift er vist i fig. 1 og tilsvarende beregninger.
Ris. 1. Afhængighed af antallet af udstyrsfejl på MTBF-indikatoren.
Sandsynligheden for udstyrsfejl Q(t) under normal drift, i afsnit (II) af normalfejlskurvegrafen, er ganske godt beskrevet af den eksponentielle fordelingslov for stokastiske variable Q(t) = e-(λx t), hvor λ = 1/MTBF – intensitetsfejl, og t er driftstiden i timer. Følgelig vil der efter tidspunkt t være N(t) installationer i en problemfri tilstand fra starttallet af alle installationer N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Den gennemsnitlige MTBF for statisk UPS er 200.000 timer, og MTBF for UB-V Piller serie roterende UPS er 1.300.000 timer. Beregninger viser, at over 10 års drift vil 36% af statiske UPS'er opleve en ulykke, og kun 7% af roterende UPS'er. Tager man højde for de forskellige mængder af UPS-udstyr (tabel 1), betyder det 86 fejl ud af 240 statiske UPS-moduler og 2 fejl ud af 20 Piller roterende UPS-moduler på samme datacenter med en nyttig IT-belastning på 48 MW over 10 års drift.
Erfaring med at betjene statiske UPS'er i datacentre i Rusland og rundt om i verden bekræfter pålideligheden af ovenstående beregninger baseret på statistikker over fejl og reparationer tilgængelige fra åbne kilder.
Alle Piller roterende UPS'er, og især UB-V-serien, bruger en elektrisk maskine til at generere en ren sinusbølge og bruger ikke strømkondensatorer og IGBT-transistorer, som meget ofte er årsagen til fejl i alle statiske UPS'er. Desuden er en statisk UPS en kompleks del af strømforsyningssystemet. Kompleksitet reducerer pålideligheden. UB-V roterende UPS'er har færre komponenter og et mere robust systemdesign (motor-generator), hvilket øger pålideligheden.
3. Energieffektivitet
Moderne statiske UPS'er har meget bedre online (eller "normal" tilstand) energieffektivitet end deres forgængere. Typisk med maksimale effektivitetsværdier på 96,3%. Højere tal anføres ofte, men dette kan kun opnås, når den statiske UPS fungerer ved at skifte mellem online og alternative tilstande (f.eks. ECO-tilstand). Men når du bruger den alternative energibesparende tilstand, fungerer belastningen fra det eksterne netværk uden nogen beskyttelse. Af denne grund bruger datacentre i praksis i de fleste tilfælde kun online-tilstand.
Piller UB-V-serien af roterende UPS'er ændrer ikke tilstand under normal drift, mens de leverer op til 98 % effektivitet online ved 100 % belastningsniveau og 97 % effektivitet ved 50 % belastningsniveau.
Denne forskel i energieffektivitet giver dig mulighed for at opnå betydelige besparelser på elektricitet under drift (tabel 2).
Bord 2. Besparelse af energiomkostninger i et datacenter med 48 MW IT-belastning.
4. Plads optaget
Statiske UPS'er til generelle formål er blevet betydeligt mere kompakte med overgangen til IGBT-teknologi og elimineringen af transformere. Men selv under hensyntagen til denne omstændighed, giver roterende UPS'er i UB-V-serien en gevinst på 20 % eller mere i form af optaget plads pr. De resulterende pladsbesparelser kan bruges både til at øge energicentrets kraft og til at øge bygningens "hvide", nyttige plads til at rumme yderligere servere.
Ris. 2. Plads optaget af 2 MW UPS af forskellige teknologier. Reelle installationer i skala.
5. Tilgængelighed
En af nøgleindikatorerne for et veldesignet, bygget og drevet datacenter er dets høje robusthedsfaktor. Mens 100 % oppetid altid er et mål, tyder rapporter på, at mere end 30 % af verdens datacentre oplever mindst én uplanlagt udfald om året. Mange af disse er forårsaget af menneskelige fejl, men energiinfrastruktur spiller også en vigtig rolle. UB-V-serien bruger gennemprøvet Piller roterende UPS-teknologi i et monoblok-design, hvis pålidelighed er væsentligt højere end alle andre teknologier. Desuden kræver UB-V UPS'er selv i datacentre med et korrekt kontrolleret miljø ikke årlige nedlukninger for vedligeholdelse.
6. Fleksibilitet
Ofte bliver datacenterets IT-systemer opdateret og moderniseret inden for 3-5 år. Derfor skal strøm- og køleinfrastrukturer være fleksible nok til at imødekomme dette og være tilstrækkelig fremtidssikret. Både konventionel statisk UPS og UB-V UPS kan konfigureres på forskellige måder.
Udvalget af løsninger baseret på sidstnævnte er dog bredere, og generelt set, da dette ligger uden for rammerne af denne artikel, gør det det muligt at implementere uafbrydelige strømforsyningssystemer ved en mellemspænding på 6-30 kV, til arbejde på netværk med vedvarende og alternative generationskilder for at bygge omkostningseffektive, yderst pålidelige systemer med en isoleret parallel bus (IP Bus), svarende til Tier IV UI-niveauet i en N+1-konfiguration.
Som konklusion kan der drages flere konklusioner. Jo flere datacentre udvikler sig, jo mere kompleks bliver opgaven med at optimere dem, når det er nødvendigt samtidig at kontrollere økonomiske indikatorer, aspekter af pålidelighed, omdømme og minimering af miljøpåvirkningen. Statiske UPS'er har været og vil blive brugt i fremtiden i datacentre. Det er dog også ubestrideligt, at der er alternativer til eksisterende tilgange inden for strømforsyningssystemer, der har betydelige fordele i forhold til den "gode gamle statik".
Kilde: www.habr.com