Pasar industri TI adalah konsumen terbesar pasokan listrik tak terputus (UPS), menggunakan sekitar 75% dari seluruh UPS yang diproduksi. Penjualan global tahunan peralatan UPS ke semua jenis pusat data, termasuk perusahaan, komersial, dan ultra-besar, mencapai $3 miliar. Pada saat yang sama, peningkatan tahunan penjualan peralatan UPS di pusat data mendekati 10% dan tampaknya ini bukanlah batasnya.
Pusat data kini semakin besar dan hal ini, pada gilirannya, menciptakan tantangan baru bagi infrastruktur energi. Meskipun ada perdebatan panjang mengenai keunggulan UPS statis dibandingkan UPS dinamis dan sebaliknya, satu hal yang disetujui oleh sebagian besar insinyur adalah semakin tinggi daya, semakin baik mesin listrik untuk menanganinya: generator digunakan untuk menghasilkan listrik. energi listrik pada pembangkit listrik.
Semua UPS dinamis menggunakan generator motor, tetapi desainnya berbeda dan pastinya memiliki fitur dan karakteristik yang berbeda. Salah satu UPS yang cukup umum adalah solusi dengan mesin diesel yang terhubung secara mekanis - UPS diesel rotary (DRIBP). Namun, dalam praktik global pembangunan pusat data, persaingan sebenarnya adalah antara UPS statis dan teknologi UPS dinamis lainnya - UPS putar, yang merupakan kombinasi mesin listrik yang menghasilkan tegangan sinusoidal berbentuk alami dan elektronika daya. UPS putar tersebut memiliki sambungan listrik dengan perangkat penyimpanan energi, yang dapat berupa baterai atau roda gila.
Kemajuan modern dalam teknologi kontrol, keandalan, efisiensi, dan kepadatan daya, serta biaya unit daya UPS yang lebih rendah, merupakan faktor yang tidak hanya terjadi pada UPS statis. Seri Piller UB-V yang baru-baru ini diperkenalkan adalah alternatif yang layak.
Mari kita lihat lebih jauh beberapa kriteria utama untuk menilai dan memilih sistem UPS untuk pusat data besar modern dalam konteks teknologi mana yang lebih disukai.
1. Biaya modal
Memang benar bahwa UPS statis dapat menawarkan harga per kW yang lebih rendah untuk sistem UPS yang lebih kecil, namun keunggulan tersebut dengan cepat hilang jika menyangkut sistem tenaga listrik yang lebih besar. Konsep modular yang mau tidak mau harus diadopsi oleh produsen UPS statis berkisar pada koneksi paralel sejumlah besar UPS dengan daya pengenal kecil, misalnya berukuran 1 kW seperti pada contoh di bawah ini. Pendekatan ini memungkinkan Anda mencapai nilai yang diperlukan dari daya keluaran sistem tertentu, namun karena kompleksitas banyak elemen yang diduplikasi, pendekatan ini kehilangan 250-20% keunggulan biaya dibandingkan dengan biaya solusi berdasarkan UPS putar. Selain itu, koneksi modul paralel ini pun memiliki batasan jumlah unit dalam satu sistem UPS, setelah itu sistem modular paralel itu sendiri harus paralel, yang selanjutnya meningkatkan biaya solusi karena perangkat distribusi dan kabel tambahan.
Meja 1. Contoh solusi beban IT sebesar 48 MW. Monoblok UB-V berukuran lebih besar menghemat waktu dan uang.
2. Keandalan
Dalam beberapa tahun terakhir, pusat data telah menjadi perusahaan yang semakin dikomoditisasi, sementara keandalan semakin dianggap remeh. Dalam hal ini, semakin besar kekhawatiran bahwa hal ini akan menimbulkan masalah di masa depan. Karena operator mengupayakan toleransi kesalahan maksimum (angka "9") dan diasumsikan bahwa kekurangan teknologi UPS statis paling baik diatasi dengan waktu perbaikan yang rendah (MTTR) karena kemampuan modul UPS yang cepat dan hot-swap. Namun argumen ini bisa merugikan diri sendiri. Semakin banyak modul yang terlibat, semakin tinggi kemungkinan kegagalan dan, yang lebih penting, semakin tinggi risiko kegagalan tersebut mengakibatkan hilangnya beban pada sistem secara keseluruhan. Lebih baik tidak terjadi crash sama sekali.
Ilustrasi ketergantungan jumlah kegagalan peralatan terhadap nilai waktu antar kegagalan (MTBF) selama operasi normal ditunjukkan pada Gambar. 1 dan perhitungan yang sesuai.
Beras. 1. Ketergantungan jumlah kegagalan peralatan pada indikator MTBF.
Probabilitas kegagalan peralatan Q(t) selama operasi normal, pada bagian (II) grafik kurva kegagalan normal, dijelaskan dengan cukup baik oleh hukum distribusi eksponensial variabel acak Q(t) = e-(Ξ»x t), di mana Ξ» = 1/MTBF β intensitas kegagalan, dan t adalah waktu pengoperasian dalam jam. Oleh karena itu, setelah waktu t akan ada N(t) instalasi dalam keadaan bebas masalah dari jumlah awal seluruh instalasi N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Rata-rata MTBF UPS statis adalah 200.000 jam, dan MTBF UPS putar seri UB-V Piller adalah 1.300.000 jam. Perhitungan menunjukkan bahwa selama 10 tahun beroperasi, 36% UPS statis akan mengalami kecelakaan, dan hanya 7% UPS rotari. Dengan mempertimbangkan jumlah peralatan UPS yang berbeda (Tabel 1), ini berarti 86 kegagalan dari 240 modul UPS statis dan 2 kegagalan dari 20 modul UPS putar Piller, pada pusat data yang sama dengan beban TI berguna sebesar 48 MW selama 10 tahun beroperasi.
Pengalaman mengoperasikan UPS statis di pusat data di Rusia dan di seluruh dunia menegaskan keandalan perhitungan di atas, berdasarkan statistik kegagalan dan perbaikan yang tersedia dari sumber terbuka.
Semua UPS rotari Piller, dan khususnya seri UB-V, menggunakan mesin listrik untuk menghasilkan gelombang sinus murni dan tidak menggunakan kapasitor daya dan transistor IGBT, yang sering kali menjadi penyebab kegagalan pada semua UPS statis. Selain itu, UPS statis adalah bagian kompleks dari sistem catu daya. Kompleksitas mengurangi keandalan. UPS putar UB-V memiliki komponen yang lebih sedikit dan desain sistem yang lebih kuat (generator motor), sehingga meningkatkan keandalan.
3. Efisiensi energi
UPS statis modern memiliki efisiensi energi online (atau mode "normal") yang jauh lebih baik dibandingkan pendahulunya. Biasanya dengan nilai efisiensi puncak 96,3%. Angka yang lebih tinggi sering kali disebutkan, namun hal ini hanya dapat dicapai bila UPS statis beroperasi dengan beralih antara mode online dan mode alternatif (misalnya mode ECO). Namun, saat menggunakan mode hemat energi alternatif, beban beroperasi dari jaringan eksternal tanpa perlindungan apa pun. Oleh karena itu, dalam praktiknya, dalam banyak kasus, pusat data hanya menggunakan mode online.
UPS putar seri Piller UB-V tidak berubah status selama pengoperasian normal, sekaligus memberikan efisiensi online hingga 98% pada tingkat beban 100% dan efisiensi 97% pada tingkat beban 50%.
Perbedaan efisiensi energi ini memungkinkan diperolehnya penghematan listrik yang signifikan selama pengoperasian (Tabel 2).
Meja 2. Menghemat biaya energi pada data center dengan beban IT sebesar 48 MW.
4. Ruang terisi
UPS statis untuk tujuan umum menjadi jauh lebih kompak dengan transisi ke teknologi IGBT dan penghapusan transformator. Namun, bahkan dengan mempertimbangkan keadaan ini, UPS putar seri UB-V memberikan keuntungan sebesar 20% atau lebih dalam hal ruang yang ditempati per unit daya. Penghematan ruang yang dihasilkan dapat digunakan untuk meningkatkan daya pusat energi dan meningkatkan ruang βputihβ yang berguna pada gedung untuk menampung server tambahan.
Beras. 2. Ruang yang ditempati oleh UPS 2 MW dengan teknologi berbeda. Instalasi nyata untuk diukur.
5. Ketersediaan
Salah satu indikator utama pusat data yang dirancang, dibangun, dan dioperasikan dengan baik adalah faktor ketahanannya yang tinggi. Meskipun uptime 100% selalu menjadi tujuan, laporan menunjukkan bahwa lebih dari 30% pusat data di dunia mengalami setidaknya satu kali pemadaman yang tidak direncanakan setiap tahunnya. Banyak di antaranya disebabkan oleh kesalahan manusia, namun infrastruktur energi juga memainkan peranan penting. Seri UB-V menggunakan teknologi UPS putar Piller yang telah terbukti dalam desain monoblok, yang keandalannya jauh lebih tinggi dibandingkan semua teknologi lainnya. Selain itu, UPS UB-V sendiri di pusat data dengan lingkungan yang terkontrol dengan baik tidak memerlukan penghentian tahunan untuk pemeliharaan.
6. Fleksibilitas
Seringkali, sistem TI pusat data diperbarui dan dimodernisasi dalam waktu 3-5 tahun. Oleh karena itu, infrastruktur listrik dan pendingin harus cukup fleksibel untuk mengakomodasi hal ini dan cukup tahan terhadap masa depan. UPS statis konvensional dan UPS UB-V dapat dikonfigurasi dengan berbagai cara.
Namun, jangkauan solusi berdasarkan yang terakhir lebih luas, dan, secara umum, karena hal ini berada di luar cakupan artikel ini, hal ini memungkinkan penerapan sistem catu daya tak terputus pada tegangan menengah 6-30 kV, untuk bekerja pada jaringan dengan sumber pembangkitan terbarukan dan alternatif, untuk membangun sistem yang hemat biaya dan sangat andal dengan bus paralel terisolasi (IP Bus), sesuai dengan tingkat UI Tier IV dalam konfigurasi N+1.
Sebagai kesimpulan, ada beberapa kesimpulan yang dapat diambil. Semakin banyak pusat data berkembang, semakin kompleks tugas pengoptimalannya, ketika indikator ekonomi, aspek keandalan, reputasi, dan meminimalkan dampak lingkungan perlu dikontrol secara bersamaan. UPS statis telah dan akan digunakan di masa depan di pusat data. Namun, tidak dapat disangkal juga bahwa terdapat alternatif terhadap pendekatan yang ada di bidang sistem penyediaan tenaga listrik yang memiliki keunggulan signifikan dibandingkan βstatis lama yang baikβ.
Sumber: www.habr.com