O mercado da industria de TI é o maior consumidor de fontes de alimentación ininterrompida (UPS), utilizando aproximadamente o 75% de todos os UPS fabricados. As vendas mundiais anuais de equipos UPS a todo tipo de centros de datos, incluíndo empresas, comerciais e ultragrandes, son 3 millóns de dólares. Ao mesmo tempo, o aumento anual das vendas de equipos SAI nos centros de datos achégase ao 10% e parece que este non é o límite.
Os centros de datos son cada vez máis grandes e isto, á súa vez, xera novos retos para a infraestrutura enerxética. Aínda que hai un longo debate sobre como os SAI estáticos son superiores aos dinámicos e viceversa, unha cousa na que a maioría dos enxeñeiros coincidirán é en que canto maior sexa a potencia, máis adecuadas serán as máquinas eléctricas para manexalo: os xeradores úsanse para xerar. enerxía eléctrica nas centrais eléctricas.
Todos os SAI dinámicos usan xeradores de motores, pero son de deseños diferentes e, sen dúbida, teñen características e características diferentes. Un destes SAI bastante comúns é unha solución cun motor diésel conectado mecánicamente: un SAI rotativo diésel (DRIBP). Non obstante, na práctica mundial da construción de centros de datos, a competencia real é entre UPS estático e outra tecnoloxía UPS dinámica - UPS rotativo, que é unha combinación dunha máquina eléctrica que produce unha tensión sinusoidal de forma natural e electrónica de potencia. Estes SAI rotativos teñen unha conexión eléctrica con dispositivos de almacenamento de enerxía, que poden ser baterías ou volantes.
Os avances modernos na tecnoloxía de control, a fiabilidade, a eficiencia e a densidade de potencia, así como o menor custo unitario da potencia do SAI, son factores que non son exclusivos do SAI estático. A serie Piller UB-V presentada recentemente é unha alternativa digna.
Vexamos máis a fondo algúns dos criterios clave para avaliar e seleccionar un sistema UPS para un centro de datos grande e moderno no contexto do cal a tecnoloxía parece preferible.
1. Custos de capital
É certo que os SAI estáticos poden ofrecer un prezo máis baixo por kW para sistemas SAI máis pequenos, pero esa vantaxe se evapora rapidamente cando se trata de sistemas de maior potencia. O concepto modular que os fabricantes de SAI estáticos se ven obrigados inevitablemente a adoptar xira en torno á conexión en paralelo dun gran número de SAI de pequena potencia nominal, por exemplo 1 kW de tamaño como no exemplo seguinte. Este enfoque permítelle acadar o valor necesario dunha potencia de saída do sistema dada, pero debido á complexidade de moitos elementos duplicados, perde un 250-20% da vantaxe de custo en comparación co custo dunha solución baseada en UPS rotativos. Ademais, incluso esta conexión paralela de módulos ten limitacións no número de unidades nun sistema UPS, despois de que os propios sistemas modulares paralelos deben ser paralelos, o que aumenta aínda máis o custo da solución debido aos dispositivos e cables de distribución adicionais.
Táboa 1. Exemplo de solución para unha carga IT de 48 MW. O maior tamaño dos monobloques UB-V aforra tempo e diñeiro.
2. Fiabilidade
Nos últimos anos, os centros de datos convertéronse en empresas cada vez máis mercantilizadas, mentres que a fiabilidade dáse cada vez máis por sentada. Neste sentido, crece a preocupación de que isto supoña problemas no futuro. A medida que os operadores se esforzan pola máxima tolerancia a fallos (número de "9") e asúmese que as deficiencias da tecnoloxía UPS estática son mellor superadas cun tempo de reparación baixo (MTTR) debido á capacidade de cambiar rapidamente e intercambiar os módulos de UPS en quente. Pero este argumento pode ser contraproducente. Cantos máis módulos implicados, maior será a probabilidade de fallo e, o que é máis importante, maior será o risco de que tal fallo produza unha perda de carga no sistema global. É mellor non ter ningún accidente.
Na fig. 1 e cálculos correspondentes.
Arroz. 1. Dependencia do número de avarías dos equipos do indicador MTBF.
A probabilidade de fallo do equipo Q(t) durante o funcionamento normal, na sección (II) do gráfico da curva de fallo normal, descríbese bastante ben pola lei de distribución exponencial das variables aleatorias Q(t) = e-(λx t), onde λ = 1/MTBF – fallos de intensidade, e t é o tempo de funcionamento en horas. En consecuencia, despois do tempo t haberá N(t) instalacións en estado sen problemas a partir do número inicial de todas as instalacións N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
O MTBF medio do UPS estático é de 200.000 horas e o MTBF do UPS rotativo da serie UB-V Piller é de 1.300.000 horas. Os cálculos mostran que durante 10 anos de funcionamento, o 36% dos SAI estáticos sufrirán un accidente e só o 7% dos SAI rotativos. Tendo en conta as diferentes cantidades de equipos SAI (táboa 1), isto supón 86 fallos de 240 módulos SAI estáticos e 2 fallos de 20 módulos SAI rotativos Piller, nun mesmo centro de datos cunha carga de TI útil de 48 MW sobre 10. anos de funcionamento.
A experiencia no funcionamento de UPS estáticos en centros de datos en Rusia e en todo o mundo confirma a fiabilidade dos cálculos anteriores, baseados nas estatísticas de fallos e reparacións dispoñibles en fontes abertas.
Todos os SAI rotativos Piller, e en particular a serie UB-V, usan unha máquina eléctrica para xerar unha onda sinusoidal pura e non usan capacitores de potencia e transistores IGBT, que son moitas veces a causa de fallos en todos os SAI estáticos. Ademais, un UPS estático é unha parte complexa do sistema de alimentación. A complexidade reduce a fiabilidade. Os SAI rotativos UB-V teñen menos compoñentes e un deseño do sistema máis robusto (motor-xerador), o que aumenta a fiabilidade.
3. Eficiencia enerxética
Os SAI estáticos modernos teñen unha eficiencia enerxética en liña (ou modo "normal") moito mellor que os seus predecesores. Normalmente con valores de eficiencia máxima do 96,3%. Adoitan citarse cifras máis altas, pero isto só se pode conseguir cando o SAI estático funciona cambiando entre modos en liña e alternativos (por exemplo, modo ECO). Non obstante, ao utilizar o modo alternativo de aforro de enerxía, a carga funciona desde a rede externa sen ningunha protección. Por este motivo, na práctica, na maioría dos casos os centros de datos só utilizan o modo en liña.
A serie de UPS rotativos Piller UB-V non cambia de estado durante o funcionamento normal, mentres que ofrece ata o 98 % de eficiencia en liña ao nivel de carga do 100 % e o 97 % de eficiencia ao nivel de carga do 50 %.
Esta diferenza de eficiencia enerxética permite obter importantes aforros en enerxía eléctrica durante o funcionamento (táboa 2).
Táboa 2. Aforro de custos de enerxía nun centro de datos con 48 MW de carga informática.
4. Espazo Ocupado
Os SAI estáticos de propósito xeral fixéronse significativamente máis compactos coa transición á tecnoloxía IGBT e a eliminación dos transformadores. Non obstante, aínda tendo en conta esta circunstancia, os SAI rotativos da serie UB-V proporcionan unha ganancia do 20% ou máis en termos de espazo ocupado por unidade de potencia. O aforro de espazo resultante pódese utilizar tanto para aumentar a potencia do centro de enerxía como para aumentar o espazo "branco" útil do edificio para acomodar servidores adicionais.
Arroz. 2. Espazo ocupado por SAI de 2 MW de diferentes tecnoloxías. Instalacións reais a escala.
5. Dispoñibilidade
Un dos indicadores clave dun centro de datos ben deseñado, construído e operado é o seu alto factor de resistencia. Aínda que o 100 % de tempo de actividade é sempre un obxectivo, os informes indican que máis do 30 % dos centros de datos do mundo experimentan polo menos unha interrupción non planificada ao ano. Moitos deles son causados por erros humanos, pero a infraestrutura enerxética tamén xoga un papel importante. A serie UB-V utiliza a probada tecnoloxía UPS rotativa Piller nun deseño monobloque, cuxa fiabilidade é significativamente superior a todas as outras tecnoloxías. Ademais, os propios SAI UB-V en centros de datos cun ambiente debidamente controlado non requiren paradas anuais para o mantemento.
6. Flexibilidade
A miúdo, os sistemas informáticos dos centros de datos actualízanse e modernízanse nun prazo de 3 a 5 anos. Polo tanto, as infraestruturas de enerxía e refrixeración deben ser o suficientemente flexibles como para acomodar isto e estar suficientemente preparadas para o futuro. Tanto SAI estáticos convencionais como SAI UB-V pódense configurar de varias maneiras.
Non obstante, o abano de solucións baseadas nesta última é máis amplo e, en xeral, ao estar fóra do ámbito deste artigo, permite implantar sistemas de alimentación ininterrompida a media tensión de 6-30 kV, para traballar en redes con fontes de xeración renovables e alternativas, para construír sistemas rendibles e altamente fiables cun bus paralelo illado (Bus IP), correspondente ao nivel de IU Tier IV nunha configuración N+1.
Como conclusión, pódense extraer varias conclusións. Canto máis se desenvolven os centros de datos, máis complexa se fai a tarefa de optimizalos, cando é necesario controlar simultaneamente os indicadores económicos, aspectos de fiabilidade, reputación e minimización do impacto ambiental. Os UPS estáticos foron e serán utilizados no futuro nos centros de datos. Non obstante, tamén é innegable que existen alternativas aos enfoques existentes no campo dos sistemas de subministración de enerxía que presentan vantaxes significativas fronte á "boa vella estática".
Fonte: www.habr.com