IT-branschens marknaden är den största konsumenten av avbrottsfri strömförsörjning (UPS) och använder cirka 75 % av all UPS som produceras. Den årliga globala försäljningen av UPS-utrustning i alla typer av datacenter, inklusive företag, kommersiella och ultrastora, är 3 miljarder USD. Samtidigt närmar sig den årliga ökningen av försäljningen av UPS-utrustning i datacenter 10 % och det verkar som att detta inte är gränsen.
Datacenter blir större och större och det skapar i sin tur nya utmaningar för kraftinfrastrukturen. Även om det pågår en lång debatt om var statiska UPS:er är överlägsna dynamiska UPS:er och vice versa, finns det en sak som de flesta ingenjörer är överens om - att ju högre effekt, desto lämpligare är elektriska maskiner för att arbeta med den: generatorer. att generera el i kraftverk.
Alla dynamiska UPS:er använder motorgeneratorer, men de är av olika design och skiljer sig verkligen i egenskaper och prestanda. En sådan ganska vanlig UPS är den mekaniskt anslutna dieselmotorlösningen, diesel rotary UPS (DRIBP). Men i världens praxis att bygga datacenter är den verkliga konkurrensen mellan statisk UPS och en annan dynamisk UPS-teknik - roterande UPS, som är en kombination av en elektrisk maskin som genererar en sinusformad spänning av naturlig form och kraftelektronik. Sådana roterande UPS:er är elektriskt anslutna till energilagringsenheter, som kan vara antingen batterier eller svänghjul.
Moderna framsteg inom styrteknik, tillförlitlighet, effektivitet och effekttäthet, samt minskning av enhetskostnaden för UPS-ström är faktorer som inte är unika för statiska UPS:er. Den nyligen introducerade Piller UB-V-serien är ett värdigt alternativ.
Låt oss ta en titt på några av nyckelkriterierna för att utvärdera och välja ett UPS-system för ett modernt stort datacenter i sammanhanget där tekniken verkar vara den föredragna.
1. Kapitalkostnader
Det är sant att statiska UPS:er kan erbjuda ett lägre pris per kW för mindre UPS-system, men den fördelen försvinner snabbt när det kommer till system med hög effekt. Det modulära konceptet som tillverkare av statiska UPS-enheter oundvikligen måste ta till sig kretsar kring att parallellkoppla ett stort antal lågeffekt-UPS-enheter, till exempel storleken på 1 kW som visas i exemplet nedan. Detta tillvägagångssätt uppnår den erforderliga uteffekten för systemet, men på grund av komplexiteten hos de många redundanta elementen förlorar det en kostnadsfördel på 250-20 % jämfört med kostnaden för en lösning baserad på roterande UPS:er. Dessutom har även denna parallellkoppling av moduler begränsningar för antalet enheter i ett UPS-system, varefter själva parallellmodulsystemen måste vara parallella, vilket ytterligare ökar kostnaden för lösningen på grund av ytterligare ställverk och kablar.
Flik. 1. Lösningsexempel för 48MW IT-belastning. Den större storleken på UB-V monoblocken sparar tid och pengar.
2. Tillförlitlighet
Under de senaste åren har datacenter blivit mer och mer kommodifierade företag, samtidigt som tillförlitligheten alltmer tas för given. I detta avseende växer farhågorna för att detta kommer att leda till problem i framtiden. Eftersom operatörer siktar på högsta feltoleransvärde (antal 9) och det antas att bristerna med statisk UPS-teknik bäst övervinns genom den korta tiden till reparation (MTTR) genom möjligheten att snabbt och hot-swap UPS-moduler. Men detta argument kan vara självdestruktivt. Ju fler moduler som är inblandade, desto högre är sannolikheten för fel och, ännu viktigare, desto större är risken för att ett sådant fel leder till belastningsbortfall i det övergripande systemet. Det är bättre att inte ha några krascher alls.
En illustration av beroendet av antalet utrustningsfel på värdet av tiden mellan fel (MTBF) under normal drift visas i fig. 1 och motsvarande beräkningar.
Ris. 1. Beroende på antalet utrustningsfel på MTBF-index.
Sannolikheten för utrustningsfel Q(t) under normal drift, i sektion (II) av kurvan för normalfelskurvan, beskrivs ganska väl av den exponentiella fördelningen av stokastiska variabler Q(t) = e-(λx t ), där λ = 1/MTBF är intensitetsavbrotten och t är drifttiden i timmar. Följaktligen, efter en tid t i ett problemfritt tillstånd kommer det att finnas N(t) installationer från det initiala antalet av alla installationer N(0): N(t) = Q(t)*N(0).
Den genomsnittliga MTBF för statiska UPS:er är 200.000 1.300.000 timmar, medan MTBF för roterande UPS:er i UB-V Piller-serien är 10 36 7 timmar. Beräkningen visar att under 1 års drift kommer 86 % av de statiska UPS:erna att råka ut för en olycka och endast 240 % av de roterande UPS:erna. Om man tar hänsyn till olika antal UPS-utrustning (tabell 2), innebär detta 20 fel av 48 statiska UPS-moduler och 10 fel av XNUMX Piller roterande UPS:er, i samma datacenter med en XNUMXMW IT-nyttolast under XNUMX års drift.
Erfarenheten av att använda statiska UPS:er vid datacenter i Ryssland och i världen bekräftar tillförlitligheten av ovanstående beräkningar, baserat på statistik över fel och reparationer som är tillgänglig från öppna källor.
Alla Piller roterande UPS:er, och i synnerhet UB-V-serien, använder en elektrisk maskin för att generera en ren sinusvåg och använder inte effektkondensatorer och IGBT-transistorer, som mycket ofta är orsakerna till fel i alla statiska UPS:er. Dessutom är en statisk UPS en komplex del av strömförsörjningssystemet. Komplexitet minskar tillförlitligheten. UB-V roterande UPS:er har färre komponenter och en mer robust systemdesign (motorgenerator) för förbättrad tillförlitlighet.
3. Energieffektivitet
Moderna statiska UPS:er har mycket bättre energieffektivitet online (eller "normalt" läge) än sina föregångare. Som regel med maximala effektivitetsvärden på nivån 96,3 %. Högre siffror anges ofta, men detta kan bara uppnås när den statiska UPS-enheten är i drift och växlar mellan online och alternativa lägen (t.ex. ECO-läge). Men när man använder det alternativa energisparläget drivs lasten från det externa nätverket utan något skydd. Av denna anledning används i praktiken i datacenter i de flesta fall endast online-läge.
Piller UB-V-serien av roterande UPS:er ändrar inte tillstånd under normal drift samtidigt som de ger upp till 98 % effektivitet online vid 100 % belastning och 97 % vid 50 % belastning.
Denna skillnad i energieffektivitet gör att du kan få betydande besparingar på el under drift (tabell 2).
Flik. 2. Energikostnadsbesparingar i datacenter 48 MW IT-belastning.
4. Upptaget utrymme
Statiska UPS-enheter för allmänna ändamål har blivit betydligt mer kompakta med övergången till IGBT-teknik och eliminering av transformatorer. Men även med hänsyn till denna omständighet ger roterande UPS-enheter i UB-V-serien en vinst på 20 % eller mer i termer av upptaget utrymme per effektenhet. De resulterande utrymmesbesparingarna kan användas både för att öka energicentrets kapacitet och för att öka byggnadens "vita", användbara utrymme för att rymma ytterligare servrar.
Ris. 2. Utrymme som upptas av 2MW UPS av olika teknologier. Riktiga installationer i skala.
5. Tillgänglighet
En av nyckelindikatorerna för ett väldesignat, byggt och driven datacenter är dess höga feltoleransförhållande. Även om 100 % drifttid alltid är målet, visar rapporter att mer än 30 % av världens datacenter upplever minst ett oplanerat avbrott per år. Många av dessa orsakas av mänskliga fel, men även energiinfrastruktur spelar en viktig roll. UB-V-serien använder år av beprövad Piller monoblock roterande UPS-teknik som är vida överlägsen i tillförlitlighet gentemot någon annan teknik. Dessutom behöver inte själva UB-V UPS i datacenter med en korrekt kontrollerad miljö stängas av årligen för underhåll.
6. Flexibilitet
Ofta uppdateras och uppgraderas datacenters IT-system inom 3-5 år. Därför måste kraft- och kylinfrastrukturen vara tillräckligt flexibel för att möta detta och ha tillräckliga framtidsutsikter. Både konventionell statisk UPS och UB-V UPS kan konfigureras på olika sätt.
Sammansättningen av lösningar baserade på det senare är emellertid bredare, och generellt sett, eftersom detta ligger utanför ramen för denna artikel, gör det det möjligt att implementera avbrottsfri strömförsörjningssystem vid en mellanspänning på 6-30 kV, för att fungera på nätverk med förnybara och alternativa generationskällor, för att bygga kostnadseffektiva, ultratillförlitliga, Tier IV UI-kompatibla IP Bus-system i en N+1-konfiguration.
Som slutsats kan flera slutsatser dras. Ju fler datacenter som utvecklas, desto svårare blir uppgiften att optimera dem, när det är nödvändigt att samtidigt kontrollera ekonomiska indikatorer, aspekter av tillförlitlighet, rykte och minimering av miljöpåverkan. Statiska UPS:er har använts och kommer att fortsätta att användas i datacenter i framtiden. Det är emellertid också obestridligt att det finns alternativ till befintliga tillvägagångssätt inom området för strömförsörjningssystem som har betydande fördelar jämfört med den "gamla goda statiken".
Källa: will.com