被忽視的UPS下游電力效率

　 增加UPS下游的電力效率在過(guò)去幾乎被忽略了，但在今天得到了更多的重視。隨著(zhù)重點(diǎn)放在改善PUE(或其倒數DCiE)上，產(chǎn)業(yè)界認識到，UPS下游的效率與UPS本身及UPS上游的效率是一樣重要的。請記住，UPS的下游每損失1%，就會(huì )使PUE增加1.2%至3%。

　　所以，我們如何提高UPS下游的效率?我們將集中在三個(gè)關(guān)鍵的提供機會(huì )的領(lǐng)域：電力分配結構、變壓器和電壓。

　　電力分配結構

　　您應該盡可能除去UPS下游的配電板(PDU)和遠程供電源面板(RPP)上的靜態(tài)總線(xiàn)轉換開(kāi)關(guān)(STS或SBTS)。除了一些固有的電力損失，STS會(huì )增加成本，減少使用面積，降低可用性(如果它們成為故障單點(diǎn))，及增加運營(yíng)的復雜性。如果STS是必要的，它們應該被安裝在電腦機柜及機柜中的供電設備上。

　　在級別Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的設施中，你應該考慮冗余PDU(從效果上考慮，2N或系統+系統分配)是否有意義。一般情況下，PDU變壓器的效率隨負荷的增加而增加，因此兩個(gè)PDU共同分擔一個(gè)負荷，它們的效率將低于承受相同負載的一個(gè)PDU的效率。另外，單核服務(wù)器比雙核服務(wù)器的電能效率更高。

　　只有兩個(gè)關(guān)于UPS結構的想法。如果2N或系統+系統的結構是需要的，你應該考慮3N/2或4N/3結構作為候補。假設的臨界負荷是2000kW，一個(gè)2N的裝配需要兩個(gè)UPS系統，每個(gè)容量為2000kW。在一個(gè)3N/2的裝配中，您需要三個(gè)UPS系統，每個(gè)容量為1000kW。3N/2裝配的優(yōu)勢如下：

　　1、初始成本較低，因為您購買(mǎi)的是總容量為3000kW的UPS，而不是2N裝配中要求的4000kW的容量。

　　2、更有效地運轉，因為每個(gè)3N/2系統與每個(gè)2N系統相比，3N/2系統在一個(gè)較高的百分比率上運行。滿(mǎn)載時(shí)，每個(gè)3N/2系統將在額定值的67%上運行，而2N系統將在額定值的50%上運行。

　　與2N系統相比，3N/2或4N/3系統的缺點(diǎn)是需要更多地注意負荷管理。

　　第二個(gè)關(guān)于UPS結構的想法是：考慮對于項目來(lái)說(shuō)，冗余模塊在UPS系統中是否有意義。冗余模塊增加初始成本和運營(yíng)成本。成本增加的重要組成部分是冗余模塊降低運行效率。

　　變壓器

　　UPS下游的變壓器通常裝載在PDU上。你應該明白，每一次我們變換電壓，在這一過(guò)程中，我們失去了1.5%-3%的能量。在可能的情況下，除去變壓器是一個(gè)提高能源效率的好技術(shù)。

　　如果您需要變壓器，考慮使用較少的大型變壓器，而不是較小型的變壓器。一個(gè)較大容量的變壓器通常比較小容量的變壓器更有效率。因此，有必要指定一個(gè)較小數目且較大容量的變壓器，而不是相反。例如，能源之星(Energy Star?)的75kVA的變壓器最低效率是98%，300kVA的變壓器最低效率是98.6%的。

　　您應該指定變壓器在其計劃正常工作負荷時(shí)的效率?？紤]一個(gè)普通的級別Ⅱ的裝配，每一個(gè)變壓器可在高達90%的額定值上運行：峰值效率應規定在50%-90%的額定值。相反，對于一個(gè)級別Ⅳ的裝配，峰值變壓器效率應達到20%-45%的額定值

　　電壓思考

　　現在，大多數計算機電源的額定值是100-240伏特，因此他們不關(guān)心輸入電壓是120伏、208伏還是230伏。同樣，他們也不關(guān)心輸入頻率是50Hz還是60Hz。

　　在傳統的美國設計中，UPS供給下游的變壓器480伏特，變壓器減少電壓至208伏，分配給計算機設備。一個(gè)30安培、208伏、3極、4線(xiàn)分支電路可提供約8kW的負荷。

　　400Y230伏的分配在世界上美國以外的許多地區是標準的。計算機設備供電在230伏(線(xiàn)到中點(diǎn)的電壓)。一個(gè)30安培、400Y230伏、3極、4線(xiàn)分支電路可提供約15kW的負載，大約是傳統208Y120伏特系統可以提供的兩倍。所以，在美國的做法中，很少有UPS下游的變壓器，獲得1.5%-3%的效率。

　　在美國的480伏配電系統中，應用400Y230伏特，您可以有一個(gè)大的，非常有效的UPS上游的變壓器，除去UPS下游的PDU變壓器。上游變壓器的成本和能量損失明顯低于下游變壓器。

　　在美國的中壓配電系統中，應用400Y230伏特是比較簡(jiǎn)單的事情。您只需規定變電站變壓器二次電壓值為400Y230伏特。這個(gè)變電所變壓器在400Y230伏特時(shí)，應該與一個(gè)大小相同的480伏變壓器一樣有效。您可以指定一個(gè)較大容量的UPS，因為你正在運行的UPS是400Y230伏特，而不是480伏，但你已經(jīng)去除了UPS下游的PDU變壓器，提高了效率。概括地說(shuō)，相對于增加配線(xiàn)費用，你是平衡地減少變壓器的損失和分支電路配線(xiàn)成本。

　　以下是預測未來(lái)，我們正在討論400Y230伏特的配電。一旦計算機電源制造商增加可接受的輸入電壓，由240伏特至277伏特，所有400Y230伏特配電的優(yōu)勢在美國就消失了。在那個(gè)時(shí)候，480Y277伏特的標準將是新的數據中心的UPS輸出電壓和配電電壓。一個(gè)30安培、480Y277伏、3相、4線(xiàn)分支電路將提供18kW，這是一個(gè)類(lèi)似大小的400Y230伏電路能力的1.2倍，是一個(gè)類(lèi)似大小的208Y120伏電路能力的2.3倍。

　　另一個(gè)電壓考慮是使用575伏，而不是480伏特給大部分低壓配電。575伏特在加拿大是一種常見(jiàn)的電壓，但在美國不是?，F在，發(fā)現這個(gè)電壓值越來(lái)越多地使用在美國的大型數據中心，因為它可以提供經(jīng)濟的初始成本和運營(yíng)開(kāi)支。

　　初始成本可以降低，因為相同大小的導體，母線(xiàn)或斷路器在575伏時(shí)比在480伏時(shí)，可多攜帶20%的電源電壓。例如，一個(gè)3750kVA的變電站在575伏特時(shí)，可以有4000安培的二級母線(xiàn)，而在480伏特時(shí)，它要求一個(gè)5000安培的母線(xiàn)。

　　運營(yíng)成本會(huì )降低，因為降低了導體損失。

　　我對575伏特的預測是，一旦277伏特的計算機電源供應到位，575伏特將令人痛心地失寵。電腦電源制造商告訴我，他們沒(méi)有希望增加可接受的輸入電壓到347伏特(在575伏特系統中線(xiàn)到中點(diǎn)的電壓)。因此，575伏特分配給大部分低電壓電源，然后轉化到480伏特給UPS，這樣做是沒(méi)有意義的。

　　總之，我們已經(jīng)討論了三個(gè)現成的工具，來(lái)提高UPS下游的電力效率。把它們放在手邊，并利用它們來(lái)降低運營(yíng)成本和提高效率。