高效UPS是发展绿色机房的关键

1.绿色数据机房是大势所趋

该文件不仅鼓励行政机关带头使用专业机构提供的云服务，逐步减少政府自建数据中心的数量，更重要的是明确了新建数据中心PUE值应小于1.5，已建数据中心应通过整合、改造和升级使PUE达到2.0，国家在电力设施建设、电力供应及服务等方面给予绿色数据中心以重点支持。

早在2012年2月，工信部发布的《工业节能”十二五”规划》就提出，到2015年，我国电子信息行业单位工业增加值能耗比2010年下降18%，要“重点推广绿色数据中心、绿色基站、绿色电源”，并且到2015年数据中心PUE值要比2011年下降8%。同年5月，工信部又发布《通信业“十二五”发展规划》，当中又提出“到2015年单位电信业务总量综合能耗比2010年下降10%”、“新建大型云计算数据中心的PUE值达到1.5以下”的进一步要求。

由此可见，绿色、高效是数据机房未来演进和发展的主要方向。

2.UPS是降低机房能耗的重要环节

IT设备、供电(包括UPS、PDU、变压器等)、制冷是机房能耗的主要构成，据测算，UPS效率每提升1%，全世界数据机房可节电3亿度，是机房节能不可忽视的一环。

传统UPS满载效率为90%左右，若采用1+1并机或双母线的方案，UPS的带载率会低于25%，实际运行效率低于80%。考虑对制冷的影响，UPS效率提升对降低机房能耗的效果更加明显。

在欧洲，欧盟委员会欧盟能效行为准则(CodeofConduct，以下简称CoC)是欧盟政府与IBM、华为、BT、Vodafone等业内企业，针对电子产品达成的自愿性节能行为规范，近年来，已被越来越多的运营商采纳，并纳入标书规范。

在CoC中，针对UPS，明确指出采用模块化UPS和高效UPS是绿色数据中心的最佳实践。高效UPS的部署，是建设低能耗低PUE数据机房的重要环节。原文详见图表1：

图表1

3.行业标准在行动

在欧洲和美国，相关行业和政府已经开始重点关注UPS的能效投入，并在厂家和用户的共同参与下，形成了CoC和EnergyStar(能源之星)两个主流认证体系，引导行业向绿色节能发展。

国内的相关协会及政府部门也在积极准备我国自己的UPS能效分级标准，以更好的引导国内UPS市场的发展和应用。

欧盟UPS能效行为准则

欧盟委员会(EuropeanCommission)从2007年开始发布《CodeofConductonEnergyandEfficiencyofACUninterruptiblePowerSystems(UPS)》(即《交流不间断电源的能效行为准则》)，该文件对不同类型的UPS效率进行分级，并逐年修订，以引导行业应用。新旧标准对比详见图表2：

图表2

由上可见，针对在线双变换式UPS，能效基准的要求在不断的提高。在最新的标准中，大于10kVAUPS的半载以上输出效率均要求超过90%。并且对UPS在25%的低负载率下的能效基准，要求提升的更快，最多达到3.5个百分点。

能源之星

“能源之星”(EnergyStar)认证是美国环保署和美国能源部共同推行的一项政府计划，目的是为了降低能源消耗及减少温室气体排放，在全球范围内获得了广泛认可。”能源之星”认证严格定义了UPS产品的能效要求，其标准被业界厂家及用户广泛接受。目前，国内厂家仅有华为通过认证，并且是全球首批通过认证的厂家，其认证产品UPS2000-G平均输出效率比认证标准高出近5个百分点。

在能源之星的UPS能效计算中，引入了不同负载率下的效率值，通过加权计算获得平均值，体现了对UPS从低到高不同负载率的全面关注，如下：

其中t为不同负载率下的权重，Eff为不同负载率下的效率值。对在线双变换式UPS，不同功率UPS的要求如图表3。比如对于20kW有功输出的UPS，可计算出加权效率值为90.3%，200kW有功输出的UPS的加权效率值为92.6%。

图表3

4.高效UPS的关键特性和技术

低损耗器件和优化设计造就高效能

传统工频机在满载状态下其效率仅能达到约90%，且此时其THDi通常达20%以上;如果需要为降低THDi而增加滤波器，系统效率会低至90%以下。

业界领先的厂商会采用低损耗期器件和优化设计来打造更高效能。例如，华为的全系列高效UPS，在器件选型上，采用损耗更小的IGBT开关管，并选用更好的磁芯等方式以降低损耗;在系统设计上，其独有的优化逆变拓扑，能有效降低逆变IGBT的导通与关断损耗，并通过优化母线电压，调整控制参数和逻辑，实现效率最优。

比如其模块化设计的UPS5000-E，有着优化的效率曲线，能在40%负载率以上保持着96%的超高效率，对比传统UPS高出10个百分点(见图表4)，在绿色节能水平上表现出众。

图表4

提升低负载率效率，匹配真实供电场景

在此，我们尤其应关注UPS在低负载率下的系统效率指标。事实上据统计，现网中80%以上的UPS均工作在50%的负载率以下，常见的塔式一体机在1+1的并机模式下，负载率常仅在20~30%。低负载率下的系统效率是节能的关键。

华为UPS5000-E从设计上真正考虑到了机房实际的低负载率用电场景，其在20%的低负载率下系统效率依然能保持在95%，对比传统UPS高出13%的效率差。对于200kVA的UPS，当负载率40%时，相比业界同类机型约85%的效率，UPS5000-E可帮助降低机房PUE值0.12，年可节约用电30,000度，是当之无愧的节能之星。

智能休眠技术提升节能新高度

通过优化低负载率下的效率曲线，可以显著改善系统效率。而在负载率极低的场景下，智能休眠技术可以依据负载率情况，智能判断休眠的功率模块数量(如图表5)，在保证冗余和系统安全的前提下，减少开启的功率模块，让UPS工作在较高负载率区域，提升UPS的运行效率。

图表5

5.结束语

综上所述，从技术发展，到标准认证，融合了模块化技术、智能休眠、低负载率效率优化等技术的高效UPS，其发展和规模应用已是大势所趋。据工信部发布的《2012年全国电信业统计公报》，2012年全国电信业收入增长9%，而电信综合价格水平同比下降1.9%，运营商的运营成本压力日益严峻。机房耗电占运营商电费的60%以上，采用高效的机房UPS供电系统，并和高效制冷、智能机房监控等机房基础设施结合，能有效帮助运营商节能减排，降低能耗。

北极星智能电网在线官方微信