Тржиште ИТ индустрије је највећи потрошач непрекидног напајања (УПС), користећи приближно 75% свих произведених УПС-ова. Годишња глобална продаја УПС опреме свим типовима дата центара, укључујући пословне, комерцијалне и ултра велике, износи 3 милијарде долара. Истовремено, годишњи пораст продаје УПС опреме у дата центрима приближава се 10% и чини се да то није граница.
Дата центри постају све већи и већи, а то заузврат ствара нове изазове за енергетску инфраструктуру. Иако постоји дуга дебата о томе како су статични УПС-ови супериорнији од динамичких и обрнуто, једна ствар око које ће се већина инжењера сложити је да што је већа снага, то су електричне машине боље прилагођене за руковање: генератори се користе за производњу електрична енергија у електранама.
Сви динамички УПС користе генераторе мотора, али су различитог дизајна и дефинитивно имају различите карактеристике и карактеристике. Један од ових прилично уобичајених УПС-а је решење са механички повезаним дизел мотором - дизел ротационим УПС-ом (ДРИБП). Међутим, у светској пракси изградње дата центара права конкуренција је између статичког УПС-а и друге динамичке УПС технологије – ротационог УПС-а, који представља комбинацију електричне машине која производи синусни напон природног облика и енергетске електронике. Такви ротациони УПС-ови имају електричну везу са уређајима за складиштење енергије, који могу бити или батерије или замајци.
Савремени напредак у технологији управљања, поузданост, ефикасност и густина снаге, као и нижа јединична цена УПС енергије, фактори су који нису јединствени за статички УПС. Недавно представљена серија Пиллер УБ-В је достојна алтернатива.
Погледајмо даље неке од кључних критеријума за процену и избор УПС система за модеран велики дата центар у контексту којих технологија изгледа пожељнија.
1. Капитални трошкови
Истина је да статички УПС-ови могу понудити нижу цену по кВ за мање УПС системе, али та предност брзо нестаје када су у питању већи системи напајања. Модуларни концепт који су произвођачи статичких УПС-а неизбежно приморани да усвоје врти се око паралелног повезивања великог броја УПС-ова мале називне снаге, на пример величине 1 кВ као у примеру испод. Овај приступ вам омогућава да постигнете потребну вредност дате излазне снаге система, али због сложености многих дуплицираних елемената губи 250-20% предности у трошковима у поређењу са трошковима решења заснованог на ротационим УПС-овима. Штавише, чак и ово паралелно повезивање модула има ограничења на број јединица у једном УПС систему, након чега и сами паралелни модуларни системи морају бити паралелни, што додатно поскупљује решење због додатних дистрибутивних уређаја и каблова.
Сто 1. Пример решења за ИТ оптерећење од 48 МВ. Већа величина УБ-В моноблокова штеди време и новац.
2. Поузданост
Последњих година, дата центри постају све више комодизована предузећа, док се поузданост све више узима здраво за готово. С тим у вези, расте забринутост да ће то довести до проблема у будућности. Како оператери теже максималној толеранцији грешака (број „9”) и претпоставља се да се недостаци статичке УПС технологије најбоље превазилазе кратким временом за поправку (МТТР) због могућности брзе и вруће замене УПС модула. Али овај аргумент може бити самопоражавајући. Што је више модула укључено, већа је вероватноћа квара и, што је још важније, већи је ризик да ће такав квар довести до губитка оптерећења у целокупном систему. Боље је да уопште нема падова.
Илустрација зависности броја кварова опреме од вредности времена између отказа (МТБФ) током нормалног рада приказана је на Сл. 1 и одговарајући прорачуни.
Пиринач. 1. Зависност броја кварова опреме од индикатора МТБФ.
Вероватноћа отказивања опреме К(т) током нормалног рада, у делу (ИИ) графика нормалне криве квара, прилично је добро описана законом експоненцијалне расподеле случајних променљивих К(т) = е-(λк т), где је λ = 1/МТБФ – интензитет кварова, а т је време рада у сатима. Сходно томе, након времена т биће Н(т) инсталација у стању без сметњи од почетног броја свих инсталација Н(0): Н(т) = К(т)*Н(0).
Просечан МТБФ статичког УПС-а је 200.000 сати, а МТБФ ротационог УПС-а серије УБ-В Пиллер је 1.300.000 сати. Прорачуни показују да ће током 10 година рада 36% статичких УПС-а доживети несрећу, а само 7% ротационих УПС-а. Узимајући у обзир различите количине УПС опреме (Табела 1), то значи 86 отказа од 240 статичких УПС модула и 2 квара од 20 Пиллер ротационих УПС модула, на истом дата центру са корисним ИТ оптерећењем од 48 МВ преко 10 године рада.
Искуство у раду статичких УПС-ова у центрима података у Русији и широм света потврђује поузданост горе наведених прорачуна, заснованих на статистикама кварова и поправки доступним из отворених извора.
Сви Пиллер ротациони УПС-ови, а посебно серија УБ-В, користе електричну машину за генерисање чистог синусног таласа и не користе кондензаторе снаге и ИГБТ транзисторе, који су врло често узрок кварова у свим статичким УПС-овима. Штавише, статички УПС је сложен део система напајања. Сложеност смањује поузданост. УБ-В ротациони УПС-ови имају мање компоненти и робуснији дизајн система (мотор-генератор), што повећава поузданост.
3. Енергетска ефикасност
Модерни статички УПС-ови имају много бољу онлајн (или "нормалан" режим) енергетску ефикасност од својих претходника. Типично са вршном вредношћу ефикасности од 96,3%. Често се наводе веће цифре, али то је могуће постићи само када статички УПС ради пребацивањем између онлајн и алтернативних режима (нпр. ЕЦО-режим). Међутим, када се користи алтернативни режим за уштеду енергије, оптерећење ради са спољне мреже без икакве заштите. Из тог разлога, у пракси, у већини случајева центри података користе само онлајн режим.
Пиллер УБ-В серија ротационих УПС-ова не мења стање током нормалног рада, док испоручује до 98% ефикасности онлајн при 100% нивоа оптерећења и 97% ефикасности при 50% нивоа оптерећења.
Ова разлика у енергетској ефикасности омогућава вам да остварите значајне уштеде електричне енергије током рада (табела 2).
Сто 2. Уштеда трошкова енергије у дата центру са 48 МВ ИТ оптерећења.
4. Простор заузет
Статички УПС-ови опште намене постали су знатно компактнији са преласком на ИГБТ технологију и елиминацијом трансформатора. Међутим, чак и узимајући у обзир ову околност, ротациони УПС-ови серије УБ-В обезбеђују добит од 20% или више у смислу заузетог простора по јединици снаге. Резултирајућа уштеда простора може се искористити и за повећање снаге енергетског центра и за повећање „белог“, корисног простора зграде за смештај додатних сервера.
Пиринач. 2. Простор који заузима 2 МВ УПС различитих технологија. Праве инсталације у размери.
5. Доступност
Један од кључних показатеља добро дизајнираног, изграђеног и оперативног центра података је његов висок фактор отпорности. Иако је 100% непрекидног рада увек циљ, извештаји показују да више од 30% светских центара података доживи најмање један непланирани прекид рада годишње. Многи од њих су узроковани људским грешкама, али енергетска инфраструктура такође игра важну улогу. УБ-В серија користи проверену Пиллер ротирајућу УПС технологију у моноблок дизајну, чија је поузданост знатно већа од свих других технологија. Штавише, сами УБ-В УПС-ови у центрима података са правилно контролисаним окружењем не захтевају годишње искључење ради одржавања.
6. Флексибилност
Често се ИТ системи дата центара ажурирају и модернизују у року од 3-5 година. Према томе, инфраструктура за напајање и хлађење мора бити довољно флексибилна да то прихвати и да буде довољно отпорна на будућност. И конвенционални статички УПС и УБ-В УПС могу се конфигурисати на различите начине.
Међутим, спектар решења заснованих на овом последњем је шири и, уопштено говорећи, пошто је то ван оквира овог чланка, омогућава имплементацију система беспрекидног напајања на средњем напону од 6-30 кВ, тј. раде на мрежама са обновљивим и алтернативним изворима производње, како би се изградили исплативи, високо поуздани системи са изолованом паралелном магистралом (ИП магистралом), који одговара нивоу ИВ корисничког интерфејса у Н+1 конфигурацији.
Као закључак, може се извући неколико закључака. Што се више центара података развија, задатак њихове оптимизације постаје сложенији, када је потребно истовремено контролисати економске показатеље, аспекте поузданости, репутације и минимизирати утицај на животну средину. Статички УПС-ови су се користили и користиће се у будућности у центрима података. Међутим, такође је неспорно да постоје алтернативе постојећим приступима у области система напајања које имају значајне предности у односу на „стару добру статику“.
Извор: ввв.хабр.цом