IT-industrimarkedet er den største forbrukeren av avbruddsfri strømforsyning (UPS), og bruker omtrent 75 % av all produsert UPS. Det årlige globale salget av UPS-utstyr i alle typer datasentre, inkludert bedrifts-, kommersielle og ultrastore, er 3 milliarder dollar. Samtidig nærmer den årlige økningen i salg av UPS-utstyr i datasentre seg 10 % og det ser ut til at dette ikke er grensen.
Datasentre blir større og større og dette skaper igjen nye utfordringer for kraftinfrastrukturen. Selv om det er en lang debatt om hvor statiske UPS-er er overlegne dynamiske UPS-er og omvendt, er det én ting de fleste ingeniører vil være enige om - at jo høyere effekt, jo mer egnet er elektriske maskiner for å jobbe med det: generatorer. brukt. å generere elektrisitet i kraftverk.
Alle dynamiske UPS-er bruker motorgeneratorer, men de har forskjellig design og har absolutt forskjellige egenskaper og ytelse. En slik ganske vanlig UPS er den mekanisk tilkoblede dieselmotorløsningen, diesel roterende UPS (DRIBP). Men i verdenspraksisen med å bygge datasentre er den virkelige konkurransen mellom statisk UPS og en annen dynamisk UPS-teknologi - roterende UPS, som er en kombinasjon av en elektrisk maskin som genererer en sinusformet spenning av naturlig form og kraftelektronikk. Slike roterende UPS-er er elektrisk koblet til energilagringsenheter, som enten kan være batterier eller svinghjul.
Moderne fremskritt innen kontrollteknologi, pålitelighet, effektivitet og effekttetthet, samt reduksjon i enhetskostnad for UPS-kraft er faktorer som ikke er unike for statiske UPS-er. Den nylig introduserte Piller UB-V-serien er et verdig alternativ.
La oss ta en titt på noen av nøkkelkriteriene for å evaluere og velge et UPS-system for et moderne stort datasenter i sammenheng med hvilken teknologi ser ut til å være den foretrukne.
1. Kapitalkostnader
Det er riktig at statiske UPS-er kan tilby en lavere pris per kW for mindre UPS-systemer, men den fordelen forsvinner raskt når det kommer til høyeffektsystemer. Det modulære konseptet som produsenter av statiske UPS-er uunngåelig må ta i bruk, dreier seg om å parallellisere et stort antall UPS-er med lav effekt, for eksempel størrelsen på 1 kW vist i eksemplet nedenfor. Denne tilnærmingen gjør det mulig å oppnå den nødvendige utgangseffekten for systemet, men på grunn av kompleksiteten til de mange redundante elementene, mister den en kostnadsfordel på 250-20 % sammenlignet med kostnaden for en løsning basert på roterende UPS-er. Dessuten har selv denne parallellkoblingen av moduler begrensninger på antall enheter i ett UPS-system, hvoretter de parallelle modulsystemene i seg selv må være parallelle, noe som ytterligere øker kostnadene for løsningen på grunn av ekstra koblingsutstyr og kabler.
Tab. 1. Eksempel på løsning for 48MW IT-belastning. Den større størrelsen på UB-V monoblokkene sparer tid og penger.
2. Pålitelighet
De siste årene har datasentre blitt mer og mer varebedrifter, mens pålitelighet i økende grad tas for gitt. I denne forbindelse vokser frykten for at dette vil føre til problemer i fremtiden. Ettersom operatører sikter etter høyeste feiltoleranse (antall 9), og det antas at manglene ved statisk UPS-teknologi best overvinnes med den korte reparasjonstiden (MTTR) gjennom muligheten til å raskt og hot-swap UPS-moduler. Men dette argumentet kan være selvdestruktivt. Jo flere moduler som er involvert, jo høyere er sannsynligheten for feil og, enda viktigere, jo høyere er risikoen for at en slik feil vil føre til tap av belastning i det totale systemet. Det er bedre å ikke ha noen krasj i det hele tatt.
En illustrasjon av avhengigheten av antall utstyrsfeil på verdien av tiden mellom feil (MTBF) under normal drift er vist i fig. 1 og de tilsvarende beregningene.
Ris. 1. Avhengighet av antall utstyrsfeil på MTBF-indeksen.
Sannsynligheten for utstyrsfeil Q(t) under normal drift, i seksjon (II) av grafen til normalfeilkurven, er ganske godt beskrevet av den eksponentielle loven for distribusjon av stokastiske variabler Q(t) = e-(λx t ), hvor λ = 1/MTBF er intensitetsfeilene, og t er driftstiden i timer. Følgelig vil det etter en tid t i en problemfri tilstand være N(t) installasjoner fra starttallet for alle installasjoner N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Gjennomsnittlig MTBF for statiske UPSer er 200.000 1.300.000 timer, mens MTBF for roterende UPSer i UB-V Piller-serien er 10 36 7 timer. Beregningen viser at over 1 års drift vil 86 % av statiske UPS-er være i en ulykke, og bare 240 % av roterende UPS-er. Tatt i betraktning forskjellig antall UPS-utstyr (tabell 2), betyr dette 20 feil av 48 statiske UPS-moduler og 10 feil av XNUMX Piller roterende UPS-er, i samme datasenter med en XNUMXMW IT-nyttelast over XNUMX års drift.
Erfaringen med å betjene statiske UPS-er ved datasentre i Russland og i verden bekrefter påliteligheten til beregningene ovenfor, basert på statistikk over feil og reparasjoner tilgjengelig fra åpne kilder.
Alle Piller roterende UPS-er, og spesielt UB-V-serien, bruker en elektrisk maskin for å generere en ren sinusbølge og bruker ikke strømkondensatorer og IGBT-transistorer, som svært ofte er årsakene til feil i alle statiske UPS-er. Dessuten er en statisk UPS en kompleks del av strømforsyningssystemet. Kompleksitet reduserer påliteligheten. UB-V roterende UPS-er har færre komponenter og en mer robust systemdesign (motor-generator) for forbedret pålitelighet.
3. Energieffektivitet
Moderne statiske UPS-er har mye bedre online (eller "normal" modus) energieffektivitet enn sine forgjengere. Som regel med toppeffektivitetsverdier på nivået 96,3 %. Høyere tall er ofte gitt, men dette er bare oppnåelig når den statiske UPS-en er i drift, og bytter mellom online og alternative moduser (f.eks. ECO-modus). Men når du bruker den alternative energisparemodusen, drives lasten fra det eksterne nettverket uten noen beskyttelse. Av denne grunn brukes i praksis i datasentre i de fleste tilfeller bare online-modus.
Piller UB-V-serien med roterende UPS-er endrer ikke tilstand under normal drift mens de fortsatt gir opptil 98 % effektivitet online ved 100 % belastning og 97 % ved 50 % belastning.
Denne forskjellen i energieffektivitet gjør at du kan få betydelige besparelser på elektrisitet under drift (tabell 2).
Tab. 2. Energikostnadsbesparelser i datasenter 48 MW IT-belastning.
4. Okkupert plass
Statiske UPS-er for generelle formål har blitt betydelig mer kompakte med overgangen til IGBT-teknologi og eliminering av transformatorer. Selv om man tar i betraktning denne omstendigheten, gir roterende UPS-er i UB-V-serien en gevinst på 20 % eller mer når det gjelder plass per kraftenhet. De resulterende plassbesparelsene kan brukes både til å øke kapasiteten til energisenteret, og til å øke den "hvite", nyttige, plassen til bygningen for å gi plass til flere servere.
Ris. 2. Plass okkupert av 2MW UPS av forskjellige teknologier. Ekte installasjoner i skala.
5. Tilgjengelighet
En av nøkkelindikatorene for et godt designet, bygget og drevet datasenter er dets høye feiltoleranseforhold. Mens 100 % oppetid alltid er målet, indikerer rapporter at mer enn 30 % av verdens datasentre opplever minst ett uplanlagt driftsavbrudd per år. Mange av disse er forårsaket av menneskelige feil, men energiinfrastruktur spiller også en viktig rolle. UB-V-serien bruker mange år med utprøvd Piller monobloc roterende UPS-teknologi som er langt overlegen i pålitelighet i forhold til enhver annen teknologi. Dessuten trenger ikke selve UB-V UPS-en i datasentre med et riktig kontrollert miljø å stenges årlig for vedlikehold.
6. Fleksibilitet
Ofte oppdateres og oppgraderes datasenterets IT-systemer innen 3-5 år. Derfor må kraft- og kjøleinfrastruktur være fleksibel nok til å møte dette og ha tilstrekkelige fremtidsutsikter. Både konvensjonell statisk UPS og UB-V UPS kan konfigureres på forskjellige måter.
Imidlertid er sammensetningen av løsninger basert på sistnevnte bredere, og generelt sett, siden dette er utenfor rammen av denne artikkelen, gjør det det mulig å implementere avbruddsfrie strømforsyningssystemer ved en mellomspenning på 6-30 kV, for å fungere på nettverk med fornybare og alternative generasjonskilder, for å bygge kostnadseffektive, ultrapålitelige, Tier IV UI-kompatible IP Bus-systemer i en N+1-konfigurasjon.
Som en konklusjon kan det trekkes flere konklusjoner. Jo flere datasentre utvikler seg, desto vanskeligere blir oppgaven med å optimalisere dem, når det er nødvendig å samtidig kontrollere økonomiske indikatorer, aspekter ved pålitelighet, omdømme og minimering av miljøpåvirkning. Statiske UPS-er har vært og vil fortsette å bli brukt i datasentre i fremtiden. Det er imidlertid også ubestridelig at det finnes alternativer til eksisterende tilnærminger innen strømforsyningssystemer som har betydelige fordeler fremfor den "gode gamle statikken".
Kilde: www.habr.com