云时代绿色数据机房呼唤高效、高功率密度UPS

智慧棒

过去几年的时间里，云计算已从新兴技术发展成为面向应用的普及型热点技术。云计算的洪流催生云数据机房的概念，其模块化、快速部署等优点，更加灵活地满足业务的不断增长。但伴随着机房规模的不断扩大，需要配置更多的大型供电设备，一个机房一天耗电10万度是很常见的，其中耗电量最大的主要设备是交换机、服务器和精密制冷的空调系统，耗电量占整个机房总功耗的90%以上。按照对能效的理解，运营商在网络演进的过程中，会首先选择功耗低的主设备，但为主设备供电的电源系统演进过程比较缓慢，从线性电源、相控电源发展到高频高开电源，经历了60年的时间。2009年以来，以dsp控制技术和IGBT整流技术为核心的全数字电源带来了效率的突破，业界诞生了效率高于90%的UPS供电系统。但UPS的设计寿命一般是10年，在这十年的生命周期内，在线的许多UPS效率都在90%以下，说明10%以上的电能以热量的形式耗散。看来除机房主设备以外，供电系统能效在机房的能耗问题也将发挥直接的价值，存在着巨大的节省空间。所以如何降低供电系统的能耗，已成为业界研究和关注的焦点。
云数据机房呼唤高效率UPS电源系统
UPS保障数据中心的供电稳定，但是随着数据中心规模的不断扩大，UPS的耗电也变得越来越多。大型数据中心功耗的增加要求UPS不断地提升系统效率。
斯坦福大学教授Ohnathan G.Koomey的研究数据显示，2010年全球数据中心耗电量达到了惊人的1988亿KWh，约占全球发电量的1.1%至1.5%，而在大量数据中心的美国，这个比例甚至已经高达1.7% ~ 2.2%。据有关数据统计，UPS的效率从90%提高到92%，全球的数据中心一年可以省点约3亿度。如此大的耗电费用支出，已经远远超过对基础设施的投入。如何有效地降低数据机房的能耗，迫在眉睫。
通常情况下，IT设备或通讯设备的耗电不到机房的50%，即PUE值（总耗电与IT或者CT设备耗电之比）大于2。为了将PUE值降到1.2以下，采用冷热通道、风道密封的精确制冷方式，辅以己二醇循环或新风系统，温控系统节能正在如火如荼，已经取得了显著的成果。而以UPS为代表的机房电源系统，其最高转换效率在近10年以来一直都在90%左右，实际效率88%以下。对于一个500kW负载的数据机房，电源系统一天至少浪费的电能1400kWh以上。
华为一直致力于提供高效节能的能源解决方案，2012年全新推出的高能效UPS解决方案UPS2000-G、UPS5000-E以及UPS8000-D。华为UPS采用在线式双变换、部件模块化冗余设计、DSP全数字化控制，功率模块智能休眠等先进技术，为客户提供超高效率、超高功率密度的UPS。其供电系统效率最高可达96%，相比效率为88%的传统UPS来说，以负载200KW计算，每年省电约16万KW•h，以1RMB/KW•h计算，折合人民币省电16万RMB，三年节约的电费支出即可收回购买的UPS投资。事实上，UPS的负载率一般为30% ~ 40%，在这种情况下，传统UPS效率低至82%左右，而华为UPS系统效率仍然可高达95%，节能效果更加明显。华为高能效UPS解决方案，大大降低数据机房供电部分能耗，帮助客户降低机房TCO。
单模块18.7W/inch ³的超高功率密度契合模块化机房新趋势
随着计算机技术的发展，体积更小处理更快、功能更强的高功率密度机架服务器、刀片服务器、存储服务器应运而生。有限空间内的IT设备密度和业务量的增大带来的是数据中心用电和热密度的增加，高密度供电和散热技术的不足，只能以牺牲机房的面积为代价，降低机房使用效率。目前刀片服务器的规模应用，单机架功耗从传统的2KW ~ 3KW成倍的上升至10KW~30KW。功耗密度的快速增长对传统机房供电系统带来极大的挑战。不间断供电系统UPS的整流模块和逆变模块作为功率部件，其转换效率的高低直接影响了机柜的总发热量，传统供电系统功率密度低可能导致电力供应不足、机房散热不足的问题，并最终降低机房内设备运行的可靠性。因此，如何实现大功率密度供电是云数据机房必须面对的一道难题。
华为UPS聚焦于可靠、节约、智能、简易的4S设计理念，UPS5000-E和UPS8000-D系列UPS为大型数据中心提供高质量的供电保证。华为模块化UPS5000-E，以全模块化设计为基础，宽19英寸、高2m的机柜和标准的IT服务器机柜一致，使得UPS5000-E可以完美的融合于机房主设备中；单功率模块高达40kVA/3U，功率密度高达18.7W/inch ³，业界最高，相比业界单模块功率密度最高的30kVA/3U，同体积容量增加30%；单柜最高功率320kVA，占地仅需0.5m²；多机柜间模块直接并联技术支持4机柜并机，在保证系统供电稳定可靠的同时，也灵活地满足客户对容量的需求。UPS8000-D采用先进的DSP控制和IGBT三相整流技术，使得THDi小于3%，输入功率因数大于0.99，极大地减少对电网的谐波污染的同时，也最大限度低降低了UPS前端线缆和空开容量的投资；UPS8000-D单机功率覆盖200kVA到600kVA，强大的并联技术使得UPS8000-D最多可支持8台并联，实现UPS电源的可靠性冗余。通过专业的系统冗余设计和布局，华为UPS为大型数据中心供电的可用性达到7个9，充分满足数据中心设备对于供电质量的高要求。
随着云计算、大数据的迅速发展，数据中心的建设越来越大型化、低碳节能化、高功率密度化。企业在谋求业务快速发展的同时，越来越多的受到成本节约和环境法规的限制。作为节能减排活动的重要组成部分，IT企业的绿色数据中心呼唤高功率密度、高效节能的UPS解决方案。