Tržište IT industrije je najveći potrošač besprekidnih izvora napajanja (UPS), koristeći približno 75% svih proizvedenih UPS-ova. Godišnja globalna prodaja UPS opreme u svim vrstama podatkovnih centara, uključujući korporativne, komercijalne i ultra velike, iznosi 3 milijarde dolara. Istodobno, godišnji porast prodaje UPS opreme u podatkovnim centrima približava se 10% i čini se da to nije granica.
Podatkovni centri postaju sve veći i veći, a to zauzvrat stvara nove izazove za energetsku infrastrukturu. Iako postoji duga rasprava o tome gdje su statički UPS-ovi superiorniji od dinamičkih UPS-ova i obrnuto, postoji jedna stvar s kojom će se većina inženjera složiti - da što je veća snaga, to su električni strojevi prikladniji za rad s njom: generatori. za proizvodnju električne energije u elektranama.
Svi dinamički UPS-ovi koriste motorne generatore, no oni su različitog dizajna i sigurno se razlikuju u značajkama i izvedbi. Jedan takav prilično čest UPS je mehanički povezan dizelski motor, dizelski rotacijski UPS (DRIBP). Međutim, u svjetskoj praksi izgradnje podatkovnih centara prava konkurencija je između statičkih UPS-a i druge dinamičke UPS tehnologije - rotacijskih UPS-ova, koji je spoj električnog stroja koji generira sinusoidalni napon prirodnog oblika i energetske elektronike. Takvi rotacijski UPS-ovi su električno povezani s uređajima za pohranu energije, koji mogu biti baterije ili zamašnjaci.
Suvremeni napredak u tehnologiji upravljanja, pouzdanost, učinkovitost i gustoća snage, kao i smanjenje jedinične cijene napajanja UPS-a faktori su koji nisu jedinstveni za statičke UPS-ove. Nedavno predstavljena serija Piller UB-V dostojna je alternativa.
Pogledajmo neke od ključnih kriterija za procjenu i odabir UPS sustava za suvremeni veliki podatkovni centar u kontekstu kojih se tehnologija čini preferiranom.
1. Kapitalni troškovi
Istina je da statički UPS-ovi mogu ponuditi nižu cijenu po kW za manje UPS sustave, ali ta prednost brzo nestaje kada se radi o sustavima velike snage. Modularni koncept koji proizvođači statičkih UPS-ova neizbježno moraju usvojiti vrti se oko usporedbe velikog broja UPS-ova male snage, kao što je veličina od 1kW prikazana u primjeru ispod. Ovaj pristup omogućuje postizanje potrebne izlazne snage sustava, ali zbog složenosti mnogih redundantnih elemenata, gubi 250-20% prednosti u odnosu na cijenu rješenja temeljenog na rotacijskim UPS-ima. Štoviše, čak i ovo paralelno spajanje modula ima ograničenja u broju jedinica u jednom UPS sustavu, nakon čega i sami paralelni modularni sustavi moraju biti paralelni, što dodatno poskupljuje rješenje zbog dodatnih rasklopnih uređaja i kablova.
tab. 1. Primjer rješenja za 48MW IT opterećenja. Veća veličina UB-V monoblokova štedi vrijeme i novac.
2. Pouzdanost
Posljednjih su godina podatkovni centri sve više postali komodificirana poduzeća, dok se pouzdanost sve više uzima zdravo za gotovo. S tim u vezi raste strah da će to dovesti do problema u budućnosti. Budući da operateri ciljaju na najvišu ocjenu tolerancije kvarova (broj 9), pretpostavlja se da se nedostaci statičke UPS tehnologije najbolje mogu prevladati kratkim vremenom popravka (MTTR) kroz mogućnost brze i vruće izmjene UPS modula. Ali ovaj argument može biti samodestruktivan. Što je više modula uključeno, to je veća vjerojatnost kvara i, što je još važnije, veći je rizik da će takav kvar dovesti do gubitka opterećenja u cjelokupnom sustavu. Bolje je da uopće nema padova.
Ilustracija ovisnosti broja kvarova opreme o vrijednosti vremena između kvarova (MTBF) tijekom normalnog rada prikazana je na sl. 1 i odgovarajući izračuni.
Riža. 1. Ovisnost broja kvarova opreme o MTBF indeksu.
Vjerojatnost kvara opreme Q(t) tijekom normalnog rada, u dijelu (II) grafa normalne krivulje kvara, prilično je dobro opisana eksponencijalnim zakonom raspodjele slučajnih varijabli Q(t) = e-(λx t ), gdje je λ = 1/MTBF intenzitet kvarova, a t vrijeme rada u satima. Prema tome, nakon vremena t u stanju bez problema bit će N(t) instalacija od početnog broja svih instalacija N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Prosječni MTBF statičkih UPS-a je 200.000 sati, dok je MTBF rotirajućih UPS-ova serije UB-V Piller 1.300.000 sati. Izračun pokazuje da će tijekom 10 godina rada 36% statičkih UPS-ova biti u nesreći, a samo 7% rotirajućih UPS-ova. Uzimajući u obzir različit broj UPS opreme (tablica 1), to znači 86 kvarova od 240 statičkih UPS modula i 2 kvara od 20 Piller rotacijskih UPS-a, u istom podatkovnom centru s 48 MW IT nosivosti tijekom 10 godina rada.
Iskustvo rada statičkih UPS-ova u podatkovnim centrima u Rusiji iu svijetu potvrđuje pouzdanost gore navedenih izračuna, temeljenih na statistici kvarova i popravaka dostupnih iz otvorenih izvora.
Svi Piller rotacijski UPS-ovi, a posebno serija UB-V, koriste električni stroj za generiranje čistog sinusnog vala i ne koriste kondenzatore snage i IGBT tranzistore, koji su vrlo česti uzroci kvarova kod svih statičkih UPS-a. Štoviše, statički UPS je složen dio sustava napajanja. Složenost smanjuje pouzdanost. UB-V rotacijski UPS-ovi imaju manje komponenti i robusniji dizajn sustava (motor-generator) za veću pouzdanost.
3. Energetska učinkovitost
Moderni statički UPS-ovi imaju mnogo bolju energetsku učinkovitost na mreži (ili u "normalnom" načinu rada) od svojih prethodnika. U pravilu, s vršnim vrijednostima učinkovitosti na razini od 96,3%. Često se navode veće brojke, ali to je moguće postići samo kada statički UPS radi, prebacujući se između mrežnog i alternativnog načina rada (npr. ECO-način). Međutim, kada se koristi alternativni način rada za uštedu energije, opterećenjem se upravlja iz vanjske mreže bez ikakve zaštite. Iz tog razloga se u praksi u podatkovnim centrima u većini slučajeva koristi samo online mod.
Serija rotacijskih UPS-ova Piller UB-V ne mijenja stanje tijekom normalnog rada, dok i dalje pruža do 98% učinkovitosti na mreži pri 100% opterećenja i 97% pri 50% opterećenja.
Ova razlika u energetskoj učinkovitosti omogućuje vam značajne uštede električne energije tijekom rada (Tablica 2).
tab. 2. Ušteda energije u podatkovnom centru 48 MW IT opterećenja.
4. Zauzeti prostor
Statički UPS-ovi opće namjene postali su znatno kompaktniji s prelaskom na IGBT tehnologiju i ukidanjem transformatora. Međutim, čak i uzimajući u obzir ovu okolnost, rotacijski UPS-ovi serije UB-V daju dobitak od 20% ili više u smislu zauzetog prostora po jedinici snage. Rezultirajuća ušteda prostora može se iskoristiti kako za povećanje kapaciteta energetskog centra, tako i za povećanje "bijelog", korisnog, prostora zgrade za smještaj dodatnih poslužitelja.
Riža. 2. Prostor koji zauzima 2MW UPS različitih tehnologija. Prave instalacije u mjerilu.
5. Dostupnost
Jedan od ključnih pokazatelja dobro projektiranog, izgrađenog i upravljanog podatkovnog centra je njegov visok omjer tolerancije grešaka. Iako je 100% neprekidnog rada uvijek cilj, izvješća pokazuju da više od 30% svjetskih podatkovnih centara doživi barem jedan neplanirani prekid rada godišnje. Mnogi od njih uzrokovani su ljudskom pogreškom, ali energetska infrastruktura također igra važnu ulogu. UB-V serija koristi godinama dokazanu Piller monobloc rotacijsku UPS tehnologiju koja je daleko bolja u pouzdanosti od bilo koje druge tehnologije. Štoviše, sam UB-V UPS u podatkovnim centrima s ispravno kontroliranim okruženjem ne treba godišnje gasiti radi održavanja.
6. Fleksibilnost
IT sustavi podatkovnih centara često se ažuriraju i nadograđuju u roku od 3-5 godina. Stoga, infrastruktura za napajanje i hlađenje mora biti dovoljno fleksibilna da to ispuni i da ima dovoljno izgleda za budućnost. I konvencionalni statički UPS i UB-V UPS mogu se konfigurirati na različite načine.
Međutim, sastav rješenja koja se temelje na potonjem je širi i, općenito govoreći, budući da je to izvan opsega ovog članka, omogućuje implementaciju sustava neprekidnog napajanja na srednjem naponu od 6-30 kV, za rad na mrežama s obnovljivim i alternativnim izvorima proizvodnje, za izgradnju ekonomičnih, ultra-pouzdanih, Tier IV UI kompatibilnih IP Bus sustava u N+1 konfiguraciji.
Kao zaključak može se izvući nekoliko zaključaka. Što se podatkovni centri više razvijaju, zadatak njihove optimizacije postaje sve teži, kada je potrebno istovremeno kontrolirati ekonomske pokazatelje, aspekte pouzdanosti, ugleda i minimiziranja utjecaja na okoliš. Statički UPS-ovi koristili su se i nastavit će se koristiti u podatkovnim centrima u budućnosti. No, također je nepobitno da postoje alternative postojećim pristupima u području elektroenergetskih sustava koji imaju značajne prednosti u odnosu na "staru dobru statiku".
Izvor: www.habr.com