UPS不間斷電源
近年來，“東數(shù)西算” 推動數(shù)據(jù)中心（符合 GB50174-2017 標準）密集落地，海量數(shù)據(jù)依托數(shù)據(jù)中心高效流轉。不間斷電源（UPS）作為供電系統(tǒng) “最后防線”，全力保障業(yè)務連續(xù)性。
本文聚焦不同類型 UPS 的特點、差異及場景適配，為用戶提供系統(tǒng)性選型評估參考。
UPS的分類及辨別方法
我國UPS產(chǎn)業(yè)化始于上世紀80年代中期，較發(fā)達國家晚近20年。歷經(jīng)30余年發(fā)展，UPS關鍵技術取得突破：高端大功率UPS功率等級從千瓦級躍升至兆瓦級，與國外品牌設備在功能性價值上已難分高下。
目前，國內(nèi)外廠商已研發(fā)出多類“高頻UPS”機型，可滿足不同數(shù)據(jù)中心應用場景的需求，其中主要應用的三種類型為塔式UPS(高頻一體式)、模塊化UPS(全熱插拔)和類模塊UPS(業(yè)內(nèi)俗稱“假塔式”)。
圖1 各類型高頻UPS的內(nèi)部結構示意
塔式UPS和模塊化UPS的全方位對比
結合塔式UPS和模塊化UPS的結構差異及其在項目中的實際應用表現(xiàn)，業(yè)內(nèi)對兩類機型的評價總結見表1。
除此之外，兩類機型在以下幾個方面亦有較大差異。
機內(nèi)均流風險
得益于獨立的三相結構，塔式機內(nèi)不會出現(xiàn)模塊輸出不均流的現(xiàn)象；而模塊機內(nèi)部則存在模塊輸出不均流現(xiàn)象，且隨著時間的推移，有不均流加大的風險。
電容更換成本
塔式機通過大電容螺栓安裝在銅排上，模塊機用小電容器焊接于 PCB 板，兩者電容更換成本差異顯著。塔式機電容更換成本約為整機 10%，模塊機需換全功率模塊，成本達整機 50% 以上。
運行效率
通過采用功率模塊休眠技術，模塊機的休眠顆粒度為50kVA或100kVA，此外，可通過提升整機的負載率以獲得更高的運行效率。整體而言，模塊機運行效率高于塔式機0.5%左右。
故障概率及維修時間
獨立的三相結構決定了塔式機整機內(nèi)部器件發(fā)生故障的概率將遠低于模塊機功率模塊的故障概率。若故障發(fā)生，維修塔式機內(nèi)部器件的時間約為30分鐘，而模塊機在有備份模塊的情況下，更換模塊僅需10分鐘。
尺寸及重量
塔式機尺寸較大，安規(guī)距離可達到國家標準的1.5倍以上；而模塊機尺寸較小，在滿足國家標準安規(guī)距離要求時散熱能力較差，器件老化速度較快。在重量方面，塔式機較重，模塊機重量僅為塔式機的70%左右，因而成本更低。
塔式UPS和模塊化UPS適合的場景
基于不同的結構和特性，塔式UPS和模塊化UPS均有相應適合的應用場景，用戶可根據(jù)實際項目情況進行選型。整體而言，數(shù)據(jù)中心選型可考慮以塔式UPS為主。
根據(jù)并機方案選型
模塊化 UPS 靠并機實現(xiàn)功率模塊冗余，且并機數(shù)量越多，模塊間環(huán)流越大。因此，2 臺并機時模塊化與塔式 UPS 均可選用，3 臺及以上并機建議用塔式 UPS。
高安全場景
對于將“高可靠運行”要求置于首位的數(shù)據(jù)中心，因其設計理念追求的是“不會壞”，所以建議首選塔式UPS。同時，目前高頻塔式機的效率只略低于模塊機，也可同時兼顧節(jié)能的需求。
“極致節(jié)能”場景
對 “極致節(jié)能” 優(yōu)先的數(shù)據(jù)中心，可首選模塊化 UPS。其運行效率比塔式機高 0.5%，休眠功率顆粒度更小，節(jié)能更優(yōu)。但需注意，模塊化 UPS 設備故障可能更頻繁。
塔式UPS和模塊化UPS的應用情況
現(xiàn)階段，我國高等級數(shù)據(jù)中心應用領域廣泛，本文將以金融行業(yè)數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)應用情況為例，同時列舉互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center,IDC)的應用情況進行分析。
金融行業(yè)應用塔式UPS占比超過99%
通過測算顯示，2018年起金融行業(yè)1000臺以上機柜數(shù)據(jù)中心中，塔式機應用比例超95%，占絕對主流；若回溯近十年，該場景塔式UPS占比達99%以上。2018年以來相關UPS系統(tǒng)應用情況見表2。
UPS三三高頻塔式30KVA機
IDC等應用模塊化UPS占比80%以上
目前 IDC 多采用模塊機，模塊機雖單機成本低、效率略高，但過度追求成本會因能量密度高引發(fā)安規(guī)距離小、溫升高、器件老化快等問題，為數(shù)據(jù)中心安全埋下隱患。
UPS作為數(shù)據(jù)中心基礎設施中最重要的設備之一，其對于供電連續(xù)性的影響至關重要。架構安全、穩(wěn)定可靠、在行業(yè)中積累了成熟經(jīng)驗的塔式UPS，或可作為用戶的優(yōu)先選擇。
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