模块化UPS在实际运用中的高效节能

        电费开销是企业数据中心最大的单一运营成本支出,其占到了企业数据中心总成本的25-60%。由于需要持续的为其ICT设备供电,并提供持续的冷却散热,以保持其所有服务器的健康运行,支持系统的安全运行,故而对于目前常见的企业大型数据中心设施而言,相当多的企业每年仅仅在能源成本方面的开销就高达数百万英镑。无论企业数据中心的具体规模如何,任何效率方面的缺陷都会迅速增加不必要的能源浪费和成本开销。而伴随着互联性、自动化和智能工业的兴起,对于数据中心容量的需求也在不断的增加,而业界如果不果断的采取相应的应对措施,所带来的经济和环境后果或将会是灾难性的。

       全球数据中心的功率消耗有两种主要方式。用于运行IT设备——如服务器或不间断电源(UPS)设备所需消耗的能源,以及使所有机器设备保持足够的冷却散热,以保证数据中心的安全运行而不会有过热风险的空调机组设备所消耗的能源。电力开销是企业数据中心最大的单项运营成本,占到了数据中心总成本的25-60%。而在当下这样一个超大规模设施的时代,一般企业每年将消耗大约30 GWh的电力资源,年度电费账单至少高达300万英镑。任何效率方面的缺陷都会迅速增加不必要的能源浪费和成本开销,故而,业界如果不果断的采取相应的应对措施,所带来的经济和环境后果或将会是灾难性的。

       因此,无论企业数据中心的规模大小或设置如何,无论其是现场数据中心站点,主机托管还是云计算,当下都没有任何一家数据中心运营商敢忽视提高能效、降低功耗和减少碳排放的驱动力。考虑到空调机组的能耗可占到数据中心总功耗的一半以上,近年来,冷却技术也取得了巨大的进展。智能化的冷却技术,如配置独立的冷/热通道,盲板和后门热交换器的使用,均有助于减少冷却能量损失。但仅仅依靠这些措施来实现能效的改进还远远不够。作为数据中心基础设施的另一个不可缺少的组成部分,不间断电源(UPS)系统同样为数据中心实现显著的额外能耗节省提供了潜力。

       直到最近几年,UPS单元通常安装在由大型独立系统组成的数据中心中,这些系统仅在承载了80-90%的工作负载时才实现其最佳效率。为了提供所需的冗余度,这些固定容量的单元在其初始安装期间倾向于部署设置超大规格,这意味着它们将以较低的效率负载运行,进而浪费了大量的能量。然而,现在,业界所掀起的朝着模块化UPS系统方向的转变不仅有助于提高数据中心的运营效率,而且还提供了简单的可扩展性,以及与“智能化”系统的更高水平的互连性。在过去十年左右的时间里所安装的许多UPS系统现在已经趋于成熟,现在是数据中心利用这些技术进步的绝佳时机。

       模块化的安装由几个较小的机架安装式单元组成的。实际上它们各自的UPS并联在一起,以提供必要的功率和冗余。这种模块化的方法意味着容量与数据中心的特定工作负载要求更紧密地匹配,从而减少了超大规格尺寸的安装或不必要容量的空间——减少了浪费,从而提高了效率,并降低了功耗。模块化还为数据中心的基础设施管理人员们提供了灵活性。因为他们可以在需要时添加额外的模块,或者通过将额外的模块垂直安置到机架中,或者通过安装额外的机架来水平地添加。或者简单地说,具备了内置的可扩展性,就是在需要扩展时选择“随着业务需求的增长而付费”。这些现代化的模块化UPS“体积更小、重量更轻、并且产生的热量更少,因此不再需要配备耗费大量能源的空调机组。这些设备也是无变压器的,其自身单独就能实现提高效率达5%;并且可以跨各种工作负载运行,实现约96%的效率,甚至低至25%,这远远超出了他们上正在取代较大的、静态的、基于变压器的版本。当涉及到UPS系统的预防性维护时,模块化设备具有“热插拔”的额外优势——如果任何模块存在故障风险,甚至出现故障,则可以单独更换该故障模块,而无需让数据中心的宝贵电源保护系统下线。

       在“智能节能模式(Eco mode)”下运行时,模块化UPS设备的效率甚至可以提高到99%。但是,使用此设置所带来的额外环境效益需要权衡数据中心关键工作负载暴露给主电源波动的潜在风险,因此并不适用于任何情况。模块化UPS可以帮助企业数据中心提升效率的另一个领域是:通常在整个行业鼓励采用的能源管理系统(EMS)和数据中心基础设施管理(DCIM)软件自动化所带来的兼容性。本质上,该设系统成为一个“智能化”的UPS,可不断整理、处理和交换诸如操作环境温度、主电源电压、UPS输出和剩余电池时间等性能信息。这些信息可以实时的用于优化整体系统性能,并确定未来改进的领域,确保追求节约能源,减少碳排放成为持续的过程。对于分散在多个地点(通常无人值守或在不同城市乃至国家)中的具有电源保护系统的大型数据中心而言,这种连接性和远程监控多个UPS系统的能力是一种宝贵的工具,有助于优化负载管理,并减少浪费。

       随着市场不断的向需求端响应(DSR)模式迈进,UPS系统(或者更准确地说其电池)也可能作为可再生能源的发电机具有未开发的潜力。许多UPS现在可以选择使用锂离子(Li-Ion)电池,它们只占到传统密封铅酸(SLA)电池型号所占空间的大约一半,但其功率密度要高得多。实际上,当电网价格较低时,锂离子UPS电池可用于存储非高峰期间产生的剩余能量。 这些储存的能量可以在更昂贵的高峰时间使用,或者在发生停电的情况下使用。盈余甚至可以根据需求回售给国家电网机构,为数据中心运营商带来宝贵的额外收入。