ตลาดอุตสาหกรรมไอทีเป็นผู้บริโภครายใหญ่ที่สุดของเครื่องสำรองไฟ (UPS) โดยใช้ประมาณ 75% ของ UPS ทั้งหมดที่ผลิต ยอดขายทั่วโลกต่อปีของอุปกรณ์ UPS ในศูนย์ข้อมูลทุกประเภท รวมถึงองค์กร เชิงพาณิชย์ และขนาดใหญ่พิเศษ อยู่ที่ 3 พันล้านดอลลาร์ ในขณะเดียวกัน ยอดขายอุปกรณ์ UPS ในศูนย์ข้อมูลที่เพิ่มขึ้นต่อปีก็ใกล้จะถึง 10% และดูเหมือนว่าจะยังไม่ถึงขีดจำกัด
ศูนย์ข้อมูลมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ และสิ่งนี้ก็สร้างความท้าทายใหม่ ๆ สำหรับโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงาน ในขณะที่มีการถกเถียงกันมานานว่า UPS แบบคงที่นั้นเหนือกว่า UPS แบบไดนามิกตรงไหน และในทางกลับกัน มีสิ่งหนึ่งที่วิศวกรส่วนใหญ่จะเห็นพ้องต้องกัน นั่นคือยิ่งมีกำลังไฟฟ้าสูง เครื่องจักรไฟฟ้าก็ยิ่งเหมาะสมสำหรับการทำงานร่วมกับมันมากขึ้น นั่นคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า
ยูพีเอสไดนามิกทั้งหมดใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบมอเตอร์ อย่างไรก็ตาม มีการออกแบบที่แตกต่างกันและแน่นอนว่ามีคุณสมบัติและประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ยูพีเอสที่พบได้ทั่วไปอย่างหนึ่งคือโซลูชันเครื่องยนต์ดีเซลที่เชื่อมต่อทางกลไก นั่นคือยูพีเอสโรตารี่ดีเซล (DRIBP) อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติของโลกในการสร้างศูนย์ข้อมูล การแข่งขันที่แท้จริงคือระหว่างยูพีเอสแบบคงที่กับเทคโนโลยียูพีเอสแบบไดนามิกอื่น ซึ่งก็คือยูพีเอสแบบโรตารี่ ซึ่งเป็นการรวมกันของเครื่องไฟฟ้าที่สร้างแรงดันไฟฟ้าไซน์ในรูปแบบธรรมชาติและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ยูพีเอสแบบหมุนดังกล่าวเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน ซึ่งอาจเป็นแบตเตอรี่หรือฟลายวีลก็ได้
ความก้าวหน้าสมัยใหม่ในเทคโนโลยีการควบคุม ความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความหนาแน่นของพลังงาน ตลอดจนการลดต้นทุนต่อหน่วยของพลังงาน UPS เป็นปัจจัยที่ไม่ซ้ำกับ UPS แบบคงที่ ซีรีย์ Piller UB-V ที่เพิ่งเปิดตัวเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า
มาดูเกณฑ์สำคัญบางประการสำหรับการประเมินและเลือกระบบ UPS สำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่ทันสมัยในบริบทของเทคโนโลยีที่ดูเหมือนจะเป็นที่ต้องการ
1. ต้นทุนเงินทุน
เป็นความจริงที่ UPS แบบคงที่สามารถเสนอราคาต่อกิโลวัตต์ที่ต่ำกว่าสำหรับระบบ UPS ขนาดเล็ก แต่ข้อได้เปรียบนั้นจะหายไปอย่างรวดเร็วเมื่อพูดถึงระบบพลังงานสูง แนวคิดแบบโมดูลาร์ที่ผู้ผลิตยูพีเอสแบบสแตติกจำต้องนำมาใช้อย่างเลี่ยงไม่ได้ คือการนำยูพีเอสพลังงานต่ำจำนวนมากมาต่อขนานกัน เช่น ขนาด 1kW ที่แสดงในตัวอย่างด้านล่าง วิธีการนี้ช่วยให้ได้กำลังขับของระบบที่ต้องการ แต่เนื่องจากความซับซ้อนขององค์ประกอบซ้ำซ้อนจำนวนมาก ทำให้สูญเสียข้อได้เปรียบด้านต้นทุน 250-20% เมื่อเทียบกับต้นทุนของโซลูชันที่ใช้ยูพีเอสแบบหมุน ยิ่งไปกว่านั้น แม้แต่การเชื่อมต่อแบบขนานของโมดูลนี้ก็มีข้อจำกัดเกี่ยวกับจำนวนหน่วยในระบบ UPS หนึ่งระบบ หลังจากนั้นระบบโมดูลาร์แบบขนานจะต้องขนานกัน ซึ่งจะทำให้ต้นทุนของโซลูชันเพิ่มขึ้นอีกเนื่องจากสวิตช์เกียร์และสายเคเบิลเพิ่มเติม
แท็บ 1. ตัวอย่างโซลูชันสำหรับโหลด IT 48MW ขนาดที่ใหญ่ขึ้นของโมโนบล็อก UB-V ช่วยประหยัดเวลาและเงิน
2. ความน่าเชื่อถือ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ศูนย์ข้อมูลกลายเป็นองค์กรที่ขายสินค้าได้มากขึ้น ในขณะที่ความน่าเชื่อถือนั้นเป็นสิ่งที่มองข้ามไป ในเรื่องนี้มีความกลัวว่าจะนำไปสู่ปัญหาในอนาคต เนื่องจากผู้ปฏิบัติงานตั้งเป้าไว้ที่ระดับความทนทานต่อความผิดพลาดสูงสุด (หมายเลข 9) และสันนิษฐานว่าข้อบกพร่องของเทคโนโลยียูพีเอสแบบคงที่สามารถแก้ไขได้ดีที่สุดด้วยเวลาอันสั้นในการซ่อมแซม (MTTR) ผ่านความสามารถในการเปลี่ยนโมดูลยูพีเอสได้อย่างรวดเร็วและทันทีทันใด แต่การโต้แย้งนี้สามารถทำลายตนเองได้ ยิ่งมีโมดูลเข้ามาเกี่ยวข้องมากเท่าใด ความน่าจะเป็นของความล้มเหลวก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น และที่สำคัญไปกว่านั้น ความเสี่ยงที่ความล้มเหลวดังกล่าวจะนำไปสู่การสูญเสียโหลดในระบบโดยรวมก็จะยิ่งสูงขึ้น ดีกว่าไม่มีข้อขัดข้องเลย
ภาพประกอบของการพึ่งพาจำนวนอุปกรณ์ที่ล้มเหลวกับค่าของเวลาระหว่างความล้มเหลว (MTBF) ระหว่างการทำงานปกติจะแสดงในรูปที่ 1 และการคำนวณที่สอดคล้องกัน
ข้าว. 1. ขึ้นอยู่กับจำนวนอุปกรณ์ที่ล้มเหลวในดัชนี MTBF
ความน่าจะเป็นของอุปกรณ์ขัดข้อง Q(t) ระหว่างการทำงานปกติ ในส่วน (II) ของกราฟของเส้นโค้งความล้มเหลวปกติ อธิบายได้ค่อนข้างดีโดยกฎเลขชี้กำลังของการกระจายตัวของตัวแปรสุ่ม Q(t) = e-(λx t ) โดยที่ λ = 1/MTBF คือความล้มเหลวที่รุนแรง และ t คือเวลาในการทำงานเป็นชั่วโมง ดังนั้น หลังจากเวลา t ในสถานะปราศจากปัญหา จะมีการติดตั้ง N(t) จากจำนวนเริ่มต้นของการติดตั้งทั้งหมด N(0): N(t) = Q(t)*N(0)
MTBF เฉลี่ยของยูพีเอสแบบคงที่คือ 200.000 ชั่วโมง ในขณะที่ MTBF ของยูพีเอสแบบหมุนของซีรีส์ UB-V Piller คือ 1.300.000 ชั่วโมง การคำนวณแสดงให้เห็นว่ากว่า 10 ปีของการดำเนินงาน ยูพีเอสแบบคงที่ 36% จะประสบอุบัติเหตุ และมีเพียง 7% ของยูพีเอสแบบหมุน โดยคำนึงถึงจำนวนอุปกรณ์ UPS ที่แตกต่างกัน (ตารางที่ 1) ซึ่งหมายถึงความล้มเหลว 86 รายการจากโมดูล UPS แบบคงที่ 240 รายการ และความล้มเหลว 2 ครั้งจาก UPS แบบหมุน Piller 20 รายการในศูนย์ข้อมูลเดียวกันที่มีภาระงานด้านไอที 48 เมกะวัตต์ตลอดการดำเนินงาน 10 ปี
ประสบการณ์ในการใช้งาน UPS แบบคงที่ที่ศูนย์ข้อมูลในรัสเซียและในโลกช่วยยืนยันความน่าเชื่อถือของการคำนวณข้างต้น โดยพิจารณาจากสถิติความล้มเหลวและการซ่อมแซมจากโอเพ่นซอร์ส
ยูพีเอสแบบหมุน Piller ทั้งหมด และโดยเฉพาะในซีรีส์ UB-V ใช้เครื่องจักรไฟฟ้าเพื่อสร้างคลื่นไซน์บริสุทธิ์ และไม่ใช้ตัวเก็บประจุไฟฟ้าและทรานซิสเตอร์ IGBT ซึ่งมักเป็นสาเหตุของความล้มเหลวในยูพีเอสแบบคงที่ทั้งหมด นอกจากนี้ UPS แบบคงที่ยังเป็นส่วนที่ซับซ้อนของระบบจ่ายไฟ ความซับซ้อนลดความน่าเชื่อถือ ยูพีเอสแบบโรตารี่ UB-V มีส่วนประกอบน้อยกว่าและการออกแบบระบบที่แข็งแกร่งกว่า (มอเตอร์-เจนเนอเรเตอร์) เพื่อความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น
3. ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
UPS แบบคงที่สมัยใหม่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานออนไลน์ (หรือโหมด "ปกติ") ที่ดีกว่ารุ่นก่อนมาก ตามกฎแล้วมีค่าประสิทธิภาพสูงสุดที่ระดับ 96,3% มักจะได้รับตัวเลขที่สูงกว่า แต่จะทำได้ก็ต่อเมื่อ UPS แบบคงที่กำลังทำงาน โดยสลับระหว่างโหมดออนไลน์และโหมดทางเลือก (เช่น โหมด ECO) อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้โหมดประหยัดพลังงานทางเลือก โหลดจะทำงานจากเครือข่ายภายนอกโดยไม่มีการป้องกันใดๆ ด้วยเหตุนี้ ในทางปฏิบัติศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่จึงใช้โหมดออนไลน์เท่านั้น
ยูพีเอสแบบหมุน Piller UB-V ซีรีส์ไม่เปลี่ยนสถานะระหว่างการทำงานปกติ ในขณะที่ยังคงให้ประสิทธิภาพสูงสุด 98% ทางออนไลน์ที่โหลด 100% และ 97% ที่โหลด 50%
ความแตกต่างของประสิทธิภาพการใช้พลังงานนี้ช่วยให้คุณประหยัดไฟฟ้าได้อย่างมากในระหว่างการใช้งาน (ตารางที่ 2)
แท็บ 2. การประหยัดพลังงานในดาต้าเซ็นเตอร์ 48 MW IT load
4. พื้นที่ว่าง
ยูพีเอสแบบคงที่สำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไปมีขนาดกะทัดรัดขึ้นอย่างมากเมื่อเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยี IGBT และเลิกใช้หม้อแปลงไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม แม้จะคำนึงถึงสถานการณ์นี้ ยูพีเอสแบบโรตารี่ซีรีส์ UB-V ก็ยังให้พื้นที่ว่างเพิ่มขึ้น 20% ขึ้นไปต่อหน่วยพลังงาน การประหยัดพื้นที่ที่เกิดขึ้นสามารถใช้ทั้งเพื่อเพิ่มความจุของศูนย์พลังงาน และเพิ่มพื้นที่ "สีขาว" ที่เป็นประโยชน์ของอาคารเพื่อรองรับเซิร์ฟเวอร์เพิ่มเติม
ข้าว. 2. พื้นที่ครอบครองโดย UPS 2MW ของเทคโนโลยีที่แตกต่างกัน การติดตั้งจริงตามขนาด
5. ความพร้อมใช้งาน
หนึ่งในตัวบ่งชี้ที่สำคัญของศูนย์ข้อมูลที่ได้รับการออกแบบ สร้าง และดำเนินการเป็นอย่างดีคือปัจจัยความทนทานต่อความผิดพลาดสูง ในขณะที่เป้าหมายให้เวลาทำงานต่อเนื่อง 100% เป็นเป้าหมายเสมอ รายงานระบุว่าศูนย์ข้อมูลมากกว่า 30% ของโลกประสบปัญหาไฟดับโดยไม่ได้วางแผนอย่างน้อยหนึ่งครั้งต่อปี สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากความผิดพลาดของมนุษย์ แต่โครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ซีรีส์ UB-V ใช้เทคโนโลยียูพีเอสแบบโรตารี่ Piller monobloc ที่ได้รับการพิสูจน์แล้วเป็นเวลาหลายปี ซึ่งเหนือกว่าเทคโนโลยีอื่นใดในด้านความน่าเชื่อถืออย่างมาก ยิ่งไปกว่านั้น ยูพีเอส UB-V ในศูนย์ข้อมูลที่มีสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมอย่างเหมาะสมไม่จำเป็นต้องปิดซ่อมบำรุงทุกปี
6. ความยืดหยุ่น
บ่อยครั้งที่ระบบ IT ของศูนย์ข้อมูลได้รับการปรับปรุงและอัปเกรดภายใน 3-5 ปี ดังนั้น โครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานและการทำความเย็นต้องมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะตอบสนองสิ่งนี้และมีโอกาสในอนาคตที่เพียงพอ ทั้งยูพีเอสแบบคงที่ทั่วไปและยูพีเอส UB-V สามารถกำหนดค่าได้หลายวิธี
อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบของโซลูชันตามหลังนั้นกว้างกว่าและโดยทั่วไปแล้ว เนื่องจากอยู่นอกเหนือขอบเขตของบทความนี้ จึงทำให้สามารถใช้ระบบจ่ายไฟสำรองที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง 6-30 kV เพื่อใช้งานได้ เครือข่ายที่มีแหล่งพลังงานทดแทนและแหล่งพลังงานทดแทนเพื่อสร้างระบบ IP Bus ที่สอดคล้องกับ Tier IV UI ที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้เป็นพิเศษในการกำหนดค่า N+1
โดยสรุปแล้วสามารถสรุปได้หลายประการ ยิ่งศูนย์ข้อมูลมีวิวัฒนาการมากเท่าไหร่ งานในการเพิ่มประสิทธิภาพก็ยิ่งยากขึ้นเท่านั้น เมื่อจำเป็นต้องควบคุมตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจ แง่มุมของความน่าเชื่อถือ ชื่อเสียง และการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมไปพร้อมๆ กัน UPS แบบคงที่ถูกนำมาใช้และจะยังคงใช้ในศูนย์ข้อมูลต่อไปในอนาคต อย่างไรก็ตาม ปฏิเสธไม่ได้เช่นกันว่ามีทางเลือกอื่นนอกเหนือจากแนวทางที่มีอยู่ในด้านระบบจ่ายไฟซึ่งมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเหนือ "สถิตยศาสตร์แบบเก่าที่ดี"
ที่มา: will.com