IT 行業市場是不間斷電源 (UPS) 的最大消費者，使用了大約 75% 的不間斷電源。 各類數據中心（包括企業、商業和超大型）的 UPS 設備全球年銷售額為 3 億美元。 與此同時，數據中心UPS設備銷量的年增幅接近10%，而且似乎這還不是極限。
數據中心變得越來越大，這反過來又給電力基礎設施帶來了新的挑戰。 雖然關於靜態 UPS 優於動態 UPS 以及相反的問題存在長期爭論，但大多數工程師都會同意一件事 - 功率越高，就越適合與之配合使用的電機：發電機。在發電廠發電。
所有動態 UPS 均使用電動發電機，但它們具有不同的設計，並且在功能和性能方面當然也有所不同。 一種相當常見的 UPS 是機械連接的柴油發動機解決方案，即柴油旋轉式 UPS (DRIBP)。 然而，在世界數據中心建設實踐中，真正的競爭是靜態UPS與另一種動態UPS技術——旋轉式UPS之間的競爭，旋轉式UPS是產生自然形式的正弦電壓的電機與電力電子設備的組合。 此類旋轉式 UPS 與能量存儲設備電連接，能量存儲設備可以是電池或飛輪。
現代控制技術、可靠性、效率和功率密度方面的進步，以及 UPS 電源單位成本的降低，這些因素並非靜態 UPS 所獨有。 最近推出的 Piller UB-V 系列是一個值得選擇的選擇。
讓我們看一下為現代大型數據中心評估和選擇 UPS 系統的一些關鍵標準，在這種情況下，技術似乎是首選。
1、資金成本
誠然，靜態 UPS 可以為小型 UPS 系統提供更低的每千瓦價格，但當涉及大功率系統時，這種優勢很快就會消失。 靜態 UPS 製造商不可避免地要採用模塊化概念，圍繞並聯大量低功率 UPS，例如下例所示的 1kW 規格。 這種方法可以實現所需的系統輸出功率，但由於許多冗餘元件的複雜性，與基於旋轉式 UPS 的解決方案的成本相比，它失去了 250-20% 的成本優勢。 此外，即使是這種模塊並聯連接也對一個UPS系統中的單元數量有限制，之後並聯模塊化系統本身必須並聯，由於額外的開關設備和電纜，這進一步增加了解決方案的成本。
標籤。 1. 48MW IT負載解決方案示例。 UB-V 單體的尺寸較大，可以節省時間和金錢。
2. 可靠性
近年來，數據中心變得越來越商品化，而可靠性也越來越被視為理所當然。 在這方面，人們越來越擔心這會導致未來出現問題。 由於運營商的目標是最高的容錯等級（數量為 9），並且假設靜態 UPS 技術的缺點可以通過快速熱插拔 UPS 模塊的能力通過短修復時間 (MTTR) 來最好地克服。 但這種論點可能是自我毀滅的。 涉及的模塊越多，發生故障的概率就越高，更重要的是，此類故障導致整個系統負載丟失的風險就越高。 最好完全沒有崩潰。
圖 1 說明了正常運行期間設備故障次數與故障間隔時間 (MTBF) 值的關係。 XNUMX 以及相應的計算。
米。 1. 設備故障次數對 MTBF 指數的依賴性。
正常故障曲線圖的第(II)部分中，正常運行期間設備故障的概率 Q(t) 可以通過隨機變量的指數分佈定律很好地描述 Q(t) = e-(λx t ），其中λ = 1/MTBF 是強度故障，t 是以小時為單位的運行時間。 因此，在無故障狀態下的時間t之後，從所有安裝的初始數量N(0)開始，將有N(t)個安裝：N(t)=Q(t)*N(0)。
靜態UPS的平均MTBF為200.000萬小時，而UB-V Piller系列旋轉式UPS的平均MTBF為1.300.000萬小時。 計算表明，運行超過10年，靜態UPS有36%會發生事故，而旋轉式UPS只有7%發生事故。 考慮到不同數量的UPS 設備（表1），這意味著在擁有86MW IT 有效負載的同一數據中心運行240 年期間，2 個靜態UPS 模塊中出現20 次故障，48 個Piller 旋轉式UPS 中出現10次故障。
根據開源提供的故障和維修統計數據，在俄羅斯和世界各地的數據中心運行靜態 UPS 的經驗證實了上述計算的可靠性。
所有 Piller 旋轉式 UPS，特別是 UB-V 系列，都使用電機產生純正弦波，而不使用電力電容器和 IGBT 晶體管，而這些是所有靜態 UPS 故障的常見原因。 此外，靜態UPS是供電系統的複雜部分。 複雜性降低了可靠性。 UB-V 旋轉式 UPS 具有更少的組件和更穩健的系統設計（電動發電機），可提高可靠性。
3、能源效率
現代靜態 UPS 比其前身俱有更好的在線（或“正常”模式）能源效率。 一般來說，峰值效率值為 96,3%。 通常會給出更高的數字，但這只有在靜態 UPS 運行並在在線模式和替代模式（例如 ECO 模式）之間切換時才能實現。 然而，當使用替代節能模式時，負載由外部網絡運行，沒有任何保護。 因此，在數據中心的實踐中，大多數情況下只使用在線模式。
Piller UB-V 系列旋轉式 UPS 在正常運行期間不會改變狀態，同時在 98% 負載時仍能提供高達 100% 的在線效率，在 97% 負載時仍能提供高達 50% 的在線效率。
這種能源效率的差異使您可以在運行期間顯著節省電力（表 2）。
標籤。 2. 數據中心 48 MW IT 負載節省能源成本。
4. 佔用空間
隨著向 IGBT 技術的過渡和變壓器的取消，通用靜態 UPS 變得更加緊湊。 然而，即使考慮到這種情況，UB-V 系列旋轉式 UPS 在每單位功率佔用的空間方面也能獲得 20% 或更多的增益。 由此產生的空間節省既可用於增加能源中心的容量，又可增加建築物的“白色”有用空間以容納額外的服務器。
米。 2、不同技術的2MW UPS佔用空間。 真實安裝規模。
5. 可用性
一個精心設計、建造和運營的數據中心的關鍵指標之一就是其高容錯係數。 雖然 100% 正常運行時間始終是我們的目標，但報告顯示，全球超過 30% 的數據中心每年至少經歷一次意外停機。 其中許多是人為錯誤造成的，但能源基礎設施也發揮著重要作用。 UB-V 系列採用了多年經過驗證的 Piller 整體式旋轉 UPS 技術，其可靠性遠遠優於任何其他技術。 更重要的是，數據中心內的 UB-V UPS 本身在環境受控良好的情況下，不需要每年關閉進行維護。
6. 靈活性
通常，數據中心IT系統會在3-5年內更新和升級。 因此，電力和冷卻基礎設施必須足夠靈活才能滿足這一點，並具有足夠的未來前景。 傳統靜態 UPS 和 UB-V UPS 都可以通過多種方式進行配置。
然而，基於後者的解決方案的組成更廣泛，並且，一般來說，由於這超出了本文的範圍，因此可以在6-30 kV的中壓下實現不間斷供電系統，以工作在具有可再生和替代發電資源的網絡上，以N+1 配置構建經濟高效、超可靠、符合Tier IV UI 的IP 總線系統。
作為結論，可以得出幾個結論。 數據中心發展得越多，優化的任務就越困難，同時需要控制經濟指標、可靠性、聲譽和環境影響最小化等方面。 靜態UPS已經並將在未來繼續在數據中心中使用。 然而，不可否認的是，在供電系統領域中存在現有方法的替代方案，這些方法比“好的舊靜態方法”具有顯著的優勢。
來源： www.habr.com