UPS系统节能运行模式的探讨与应用

ｚ　ｉ豳　＿　ＵＰＳ系统节能运行模式的探讨与应用　中国工商银行股份有限公司数据中心（Ｉ－海）　赵军　随着数据中心的规模日益扩大，数据中心的用户总　也越高；　拥有成本（Ｔｏｔａｌ　Ｃｏｓｔ　ｏｆ　Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ，ＴＣＯ）日益上升，　（２）高冗余度的ＵＰＳ系统其设计额定负荷水平通　而且能源耗费也在这里面占据很重要的一部分，并且位　常在４０％～５０％之间；　居日常运行各项成本的首位。能源消耗不但影响数据中　（３）１Ｔ应用需求的不确定性，导致ＵＰＳ系统实际　心的运行成本，还会导致更多碳化物的排放。数据中心　负荷水平经常阶段性地处在较低的水平。ＶＭＭＳ依据实　的能源消耗中有一部分是ＵＰＳ系统的损耗，降低ＵＰＳ　际负荷水平，通过将ＵＰＳ系统中的部分ＵＰＳ设备（模块）　系统的运行损耗是数据中心运行管理者的诉求。　关闭／激活以达到ＵＰＳ系统中实际运行ＵＰＳ的数量接　圃　近年来，一些追求技术先进性的ＵＰＳ品牌制造商　近负荷的实际需求。ＵＰＳ系统的负荷水平尽量随时保持　推出了有效的节能技术手段与方案，以达到解决数据　在较高的水平，以达到提升ＵＰＳ系统的运行效率并降　圊　＿１中心和其他应用场合的电源使用效率（Ｐｏｗｅｒ　Ｕｓａｇｅ　低损耗的目的。ＶＭＭＳ实际控制示意如图１所示。圆　　Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ，ＰＵＥ）和ＴＣＯ问题。高等级数据中心为　＿１了达到更高的可靠性，通常将电力系统设计为２Ｎ甚至　状态ｌ：没订”通仟何休眠的ＵＰＳ系统　于２（Ｎ＋Ｉ）冗余系统，设计额定的系统负荷水平仅为　４０％Ｐｎ。由于实际负荷通常需要在漫长时间段才能达到　设计额定水平，因此低负载情况下ＵＰＳ设备的效率没　有得到优化将会产生很大的能源损耗。这些电能损耗可　能直接影响数据中心的ＰＵＥ和ＴＣＯ水平，并导致过度　的碳排放。　状态３：开通３个模块休眠的ＵＰＳ系统　一一、种有效的ＵＰＳ节能运行模式　某国际知名品牌的９ｘｘｘ系列ＵＰＳ具有的可变模　ｌ　块管理系统（Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｍｏｄｕｌｅ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ，　ＶＭＭＳ）运行模式拥有良好的节能效果。ＶＭＭＳ的基　本原理基于以下事实。　国营　　（１）ＵＰＳ设备的运行效率与ＵＰＳ设备的负载率具　有很强的相关性，负载率越高，ＵＰＳ设备的运行效率　图１　ＶＭＭＳ实际控制示意　２０１５．１／中国金融电脑　７５　　＿＿　《｛　！　貔　｝　０　‰　如　毫　ＵＰＳ系统的负载水平随着各种ＩＴ应用逐步增加而增加，　在运行初期负荷水平偏低是难免的。工商银行数据中　现将ＵＰＳ设备设置成不　的运行模式，并且在不　同的负载水平，测量ＵＰＳ的输入与输出的有功功率，　心项目中使用某品牌６台９ｘｘｘ系列５００ｋＶＡ　ＵＰＳ构成　结果如表６所示。　１５００ｋＶＡ额定容量２Ｎ冗余的ＵＰＳ系统。为了降低能耗，　表６测试结果　探索性地采用了低负荷水平时部分模块自动进入休眠状　态的ＶＭＭＳ节能运行模式，低负荷水平时ＵＰＳ内部分　功率模块自动休眠，剩余的运行模块由于处于较高负荷　水平运行，ＵＰＳ的运行效率将得到提升（如图ｌ０所示）。　图１０工商银行数据中心某ＵＰＳ系统　当１５００ｋＶＡ　ＵＰＳ系统承担８１２ｋＷ负荷时，正常情　况下Ａ组与Ｂ组ＵＰＳ分别承担４０６ｋＷ负荷。将上述　ＵＰＳ系统设置成为每组２个２５０ｋＶＡ的ＵＰＭ运行，其　余模块进入休眠模式。模拟ＵＰＳ系统发生单侧输出中　断事故，８１２ｋＷ负荷突然由单侧供电，ＵＰＳ机组２个　２５０ｋＶＡ的ＵＰＭ的负荷从４０６ｋＷ上升为８１２ｋＷ。ＵＰＭ　的负荷率从８１．２％上升到１６２－４％。　依据９ｘｘｘ系列５００ｋＶＡ　ＵＰＳ休Ｈ民到激活所需时　间Ｔ１小于３秒；２００％Ｐｎ过负载水平时的坚持运行时　『日Ｊ　Ｔ２大于１４秒的结果，其他所有的模块将在小于３秒　内全部均分负荷，而相关模块在１６２．４％Ｐｎ过负载水平　的坚持运行时间Ｔ２大于ｌ４秒。可以认为之前设置的　ＶＭＭＳ节能运行模式是合理的、安全的。　８２　ＦＩＮＡＮＣｌＡＬ　Ｃ０ＭＰＵＴＥＲ　ＯＦ　ＣＨＩＮＡ　薯　｜冀　。｜　疆导　｜　一　　。０　　ｌ费翥　普　模式　休眠运行模式１　休§民运行模式２　０　时的输入功率　时的输入功率　时的输入功率　１７３ｋＷ　１６４ｋＷ　ｌ５９ｋＷ　１３５ｋＷ　（６ＵＰＭ运行）　（４ＵＰＭ运行）　（１ＵＰＭ运行）　２４ｌｋＷ　２３２ｋＷ　２２６ｋＷ　２０３ｋＷ　（６ＵＰＭ运行）　（４ＵＰＭ运行）　（２ＵＰＭ运行）　４５４ｋＷ　４５ｌｋＷ　４３５ｋ￣　４０６ｋＷ　（６ＵＰＭ运行）　（４ＵＰＭ运行）　（３ＵＰＭ运行）　依据测试结果可知，最典型的节能效果是在ＵＰＳ　负载为１３５ｋＷ，ＵＰＳ采用休眠运行模式２（ＵＰＳ　Ｌ｝Ｊ　５个　ＵＰＭ处在休眠状态、１个ＵＰＭ处在运行状态）时，此　１　时ＵＰＳ的运行效率为　＝８４．９％。而在同样负载（１３５ｋＷ）　条件下，ＵＰＳ采用标准运行模式（ＵＰＳ中６个ＵＰＭ处　１　在运行状态时）时，ＵＰＳ的运行效率为　＝７８％。『六１此，　同样负载（１３５ｋＷ）条件时，比较两种不同的运行方式，　ＵＰＳ输入有功功率从１７３ｋＷ减少到１５９ｋＷ，每天节约　用电３３６ｋＷｈ，每年节约用电１２２　６４０ｋＷｈ。按每度电】　元计算，仅３台５００ｋＶＡ　ＵＰＳ采用ＶＭＭＳ休眠节能模　式就可每年节约电费约ｌ２．２６万元。　理论及实践证明，ＵＰＳ休眠节能ＶＭＭＳ模式的节　能效果是明显的。为了充分利用休眠节能ＶＭＭＳ模式，　必须对ＵＰＳ在休眠节能ＶＭＭＳ模式情况下的休眠到激　活所需时『日】Ｔ１与某个过负载水平时的坚持运行时间Ｔ２　有清晰的了解，依据激活所需时间Ｔｌ与过负载坚持运　行时间Ｔ２审慎确定具体的休眠节能策略，平衡节能与　安全两个方面。工商银行数据中心通过专家论证、现场　和厂部实验室测试，在机房目前负载率很小的情况下，　对２组３　Ｘ　５００ｋＶＡ高频ＵＰＳ设定为节能运行模式，儿　个月来，系统安全、稳定运行。圃