数据中心UPS不间断电源节能降耗的方式

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数据中心机房的能耗有一部分时位于数据中心机房中的输入变压器(典型配置为10KV/400V型的干式降压变压器)和ATS开关所组成的UPS输入供电系统

　　数据中心机房的能耗有一部分时位于数据中心机房中的输入变压器(典型配置为10KV/400V型的干式降压变压器)和ATS开关所组成的UPS输入供电系统和由UPS及其相应的输入和输出配电柜所组成的UPS供电系统所产生的功耗，3%左右的功耗来源于UPS输入供电系统所产生的功耗。
　　
　　由于UPS处于交流供电环节的最重要一环，几乎机房所有的IT设备必须有UPS供电，大型数据中心的UPS装机总容量均已达到大容量或超大容量等级，提高运行时的能效势在必行。
　　
　　节省能源可采用多种技术方法。如果能够处理数据中心大客户的能耗问题，就可以获得最佳的节能效果。例如，UPS系统不断运行并且按照支持所有负载的规格进行配置的事实就会使得小小的能效差别对整体能效产生重大影响。然而，许多数据中心在使用寿命期间仍然在使用高耗能的大型UPS系统，高耗能的原因主要是因为这些UPS系统配置过大。
　　
　　一直以来，电源使用效率（PUE）是用于量化能效的一个重要参数。这个由绿色网格组织提出的国际性标准，可用于比较数据中心的能效值，并评估潜在的优化空间。在优化过的数据中心当中，已经可以实现1.3甚至更低的PUE，而传统数据中心的PUE值通常为2.5或更高。
　　
　　为了能够完全与供应电源兼容，输入功率因素需要接近1。这可以通过矫正UPS输入中的功率因子或通过采用UPS整流器中的名为IGBTs（绝缘栅双极晶体管）设备实现。如今，电力电子学的发展可让IGBT逆变器在没有输出变压器的条件下运行。由于输出电压曲线的质量没有受到损害，就可消除逆变变压器的高电能损失，从而将效率提高到至少95%以上。
　　
　　能效可能就会更低。然而，由于电池应该尽量减少充电和使用的次数，长期性的整体能效均衡将是更好的解决方案。此外，在电池充电的过程中，通常会对整流器产生最高的需求。因此，它需要根据所连接电池的数量和容量进行最佳优化，以避免过度配置或者配置不足带来的损失。
　　
　　1.采用UPS集中供电方案
　　
　　分散供电，需要更多安装空间，电缆布线缺乏规划，安装，维护，管理缺乏统一标准;另外集中供电系统可以通过后台监控软件，在一台PC上实现对UPS的统一监控和管理，而分散供电系统要达到相同的效果，必须在监控系统上做出更大的投资，如购买网络监控软件和布置485总线等。
　　
　　2.提高UPS效率
　　
　　UPS的效率直接决定了整个UPS系统的能耗，这也使得数据中心客户对UPS效率的要求日益提高。以一个容量为300KVA的UPS为例，每度电按0.9元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为300×0.8×0.01×24×365×0.9=18921.6元。可见提高UPS的工作效率，可以为数据中心节省一大笔电费，因此提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。
　　
　　3.降低输入电流谐波，提高输入功率因数
　　
　　谐波的危害表现为引起电气设备(电机，变压器和电容器等)附加损耗和发热：使同步发电机的额定输出功率降低，转矩降低，变压器温度升高，效率降低，绝缘加速老化，缩短使用寿命，甚至损坏：降低继电保护，控制，以及检测装置的工作精度和可靠性等。谐波诸如电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
　　
　　因此降低输入电流谐波以及提高输入功率因数除了大大降低所带来的危害外，还能够减少前端的配电装置和电缆的成本，同时使得数据中心的UPS供电系统的前端发电机的容量大为降低，从而大大降低数据中心的电源系统成本。目前治理谐波的方式有6脉冲整流器+无源(或有源)滤波器，12脉冲整流器+无源滤波器，IGBT整流器等方式，这些能够实现低输入电流谐波(<3%)和高输入功率因数(>0.99)，从而实现数据中心的节能要求。
　　
　　3.节约占地面积
　　
　　数据中心的空间非常宝贵，如果采用体积相对小的UPS，无疑会带来占地面积的有效利用，这同样也是节能方面的一个重要体现。
　　
　　

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