現(xiàn)如今，不間斷電源(UPS)的效率評(píng)級(jí)在數(shù)據(jù)中心管理人員尋求降低能源成本的決策中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，盡管這些評(píng)級(jí)仍然是企業(yè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行成本分析的重要因素，但是逐一的并列比較通常并不考慮潛在容量對(duì)效率的影響，而這可能掩蓋了一款UPS系統(tǒng)的凈效率。

UPS效率評(píng)級(jí)意味著什么

UPS的效率評(píng)級(jí)是以一個(gè)百分比的形式表示了被用于輸入供電以支撐您數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵工作負(fù)載的原始電力資源較之在UPS的操作中所損失的電力資源的比例。例如，一款效率為96%的UPS將96%的輸入供電傳送到工作負(fù)載，而一款效率為94%的UPS將94%的輸入功率傳送到輸出。這也意味著上述兩款效率不同的UPS的電力損耗分別為4%和6%，或者說是OPEX的浪費(fèi)。

然而，雖然逐一的并列比較顯示了一款能源效率為96%的UPS將產(chǎn)生更大的能量節(jié)省，但是其經(jīng)常忽略了這些“銘牌額定值(nameplate)”僅僅只代表了全負(fù)載的效率。

容量利用率如何影響效率

UPS的效率評(píng)級(jí)并不是靜態(tài)不變的。相反，其遵循主要由功率容量百分比利用率所決定的一條曲線。例如，當(dāng)一款額定功率為96%的200kVA UPS以20%容量(40kVA)運(yùn)行時(shí)，將只有85%的輸入功率到達(dá)工作負(fù)載。然而，在最佳操作的滿載條件下，相同的UPS能夠?qū)H僅只有4%的輸入功率作為不可用的OPEX。

一款UPS的效率最終是由UPS潛在的不固定損耗和比例損耗來計(jì)算的。雖然比例損耗——以散熱的形式(“I2R”損耗)直接與負(fù)載的增加相關(guān)聯(lián)，但是一款UPS的固定損耗(或“空載”損耗)仍然保持恒定不變，而與流經(jīng)UPS的電流量無關(guān)。這意味著當(dāng)對(duì)部分負(fù)載的UPS進(jìn)行評(píng)估時(shí)，固定損耗將對(duì)效率產(chǎn)生更為顯著的影響。

為了更清楚的加以說明，廣大讀者不妨考慮兩款不同的UPS系統(tǒng)的效率曲線(如圖1所示)。A款UPS的額定效率為96%，而B款UPS的 額定效率則為94%。

圖1、通過從0到100%的不同容量的效用和IT負(fù)載的測量分別得出的兩款不同的UPS系統(tǒng)的效率曲線之間的差異。

當(dāng)在對(duì)比選擇決定兩款UPS中的哪款更更有效時(shí)，滿負(fù)載容量情況下，效率為96%的UPS A將是合乎邏輯的選擇;但當(dāng)在不同的操作容量能力情況下進(jìn)行對(duì)比時(shí)(如下表2)，結(jié)果便出現(xiàn)了大反轉(zhuǎn)。在容量能力低于50%的情況下，“效率較低”的UPS的實(shí)際效率要比效率為96%的UPS更高效。

圖2. UPS A的固定損耗要略高于UPS B的固定損耗，這使得在低于50%的工作負(fù)載的情況下，UPS B成為較理想的選擇。

考慮到當(dāng)運(yùn)行冗余UPS系統(tǒng)或當(dāng)預(yù)期的基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展時(shí)，一款UPS在低于一半容量的情況下使用是屬于標(biāo)準(zhǔn)的程序，這些曲線的比較需要強(qiáng)調(diào)基于真實(shí)操作情況來評(píng)估UPS的效率。這意味著需要開發(fā)準(zhǔn)確反映現(xiàn)實(shí)操作的效用成本模型，而不是僅僅依靠銘牌評(píng)級(jí)。

如何建立一個(gè)基本的效用成本模型

步驟1：確定預(yù)期的UPS負(fù)載容量(kW)。

步驟2：確定負(fù)載容量情況下的輸出效率。

步驟3：確定您的電費(fèi)。

步驟4：使用標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算：

(每千瓦時(shí)成本 X 年度運(yùn)行小時(shí)數(shù))X(UPS額定功率 X負(fù)荷利用率)/UPS負(fù)載使用效率

根據(jù)通過上述四個(gè)步驟所收集到的信息，一個(gè)基本的效率分析的示例將如下所示：

• 負(fù)載容量能力：40%

• 負(fù)載容量的輸出效率：92%

• 電力成本：每千瓦時(shí)10美分

• 750 KVA UPS的功率因數(shù)為0.9;而額定功率為675 kW

• 一年的運(yùn)行時(shí)間為8760小時(shí)(24小時(shí)×365天)

對(duì)于這個(gè)具體的例子，操作成本的計(jì)算將是：

(10美分×8760小時(shí))×(675千瓦×40%的容量)/(92%效率) =一年的效用成本為257086美元。

UPS的設(shè)計(jì)如何影響效率

通過在UPS旁路上運(yùn)行，一些UPS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)99%的效率。這種操作模式有許多叫法，包括節(jié)能模式、高效率模式，生態(tài)模式和睡眠模式。重要的是要知道：既定的效率評(píng)級(jí)是一個(gè)旁路模式還是其代表了您數(shù)據(jù)中心所偏好的首選操作經(jīng)營模式。

首先，咨詢UPS制造商或銷售代表，其效率評(píng)級(jí)是否包含某種類型的旁路操作。然后，考慮效率評(píng)級(jí)是否反映了您數(shù)據(jù)中心的實(shí)際操作狀況，以及您數(shù)據(jù)中心是否要在旁路運(yùn)行UPS?

• 如果答案是否定的，那么請(qǐng)按照上文“如何建立一個(gè)基本的效用成本模型”的步驟2所述，獲取真實(shí)的效率評(píng)級(jí)。

• 如果答案是肯定的，請(qǐng)考慮您數(shù)據(jù)中心進(jìn)入此模式的頻率。通過計(jì)算運(yùn)行和沒有運(yùn)行旁路模式(預(yù)期持續(xù)時(shí)間)，調(diào)整您的模型以反映這一點(diǎn)，然后將成本加在一起，來看看一整年的操作是什么情況。

在旁路運(yùn)行是提高效率的一個(gè)很好的方法，但是其可能會(huì)危及您的數(shù)據(jù)中心的可用性。此外，了解如何旁路操作是如何實(shí)現(xiàn)的非常重要。例如，您應(yīng)該考慮是否使用了靜態(tài)開關(guān);逆變器是斷開還是接通的;以及什么類型的故障將傳遞到您的關(guān)鍵負(fù)載。

此外，還有其他方面的設(shè)計(jì)決策可能嚴(yán)重影響到數(shù)據(jù)中心的可用性：

• 使用接觸器和保險(xiǎn)絲，而不是斷路器

• 采用瞬時(shí)負(fù)載靜態(tài)開關(guān)代替連續(xù)工作

• 從UPS上消除隔離變壓器

結(jié)論

正如我們所證明的那樣，根據(jù)容量利用率的不同， UPS的效率會(huì)有很大的波動(dòng)起伏?；谶@樣的事實(shí)，數(shù)據(jù)中心管理人員對(duì)部分負(fù)載配置將如何影響一款UPS系統(tǒng)的性能和效率有一個(gè)透徹的了解，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)準(zhǔn)確的效用成本模型是必不可少的。然而，電費(fèi)成本僅僅只是總擁有成本分析的一個(gè)組成部分。

任何成本分析必須包括維護(hù)、可靠性和監(jiān)控，尤其是UPS設(shè)計(jì)對(duì)于IT系統(tǒng)可用性的影響。了解一款UPS系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)其效率評(píng)級(jí)及其對(duì)可用性的影響也是至關(guān)重要的。高效率的UPS可能不是最容錯(cuò)的，并且可能不是極端關(guān)鍵環(huán)境的最佳選擇。

通過恰當(dāng)?shù)淖稍円恍﹩栴}，并做一些數(shù)學(xué)性的計(jì)算分析，將有助于您數(shù)據(jù)中心找到最適合您企業(yè)需求的特定操作的UPS系統(tǒng)。

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