被忽視的UPS下游電力效率

　 增加UPS下游的電力效率在過去幾乎被忽略了，但在今天得到了更多的重視。隨著重點放在改善PUE(或其倒數DCiE)上，產業界認識到，UPS下游的效率與UPS本身及UPS上游的效率是一樣重要的。請記住，UPS的下游每損失1%，就會使PUE增加1.2%至3%。

　　所以，我們如何提高UPS下游的效率?我們將集中在三個關鍵的提供機會的領域：電力分配結構、變壓器和電壓。

　　電力分配結構

　　您應該盡可能除去UPS下游的配電板(PDU)和遠程供電源面板(RPP)上的靜態總線轉換開關(STS或SBTS)。除了一些固有的電力損失，STS會增加成本，減少使用面積，降低可用性(如果它們成為故障單點)，及增加運營的復雜性。如果STS是必要的，它們應該被安裝在電腦機柜及機柜中的供電設備上。

　　在級別Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的設施中，你應該考慮冗余PDU(從效果上考慮，2N或系統+系統分配)是否有意義。一般情況下，PDU變壓器的效率隨負荷的增加而增加，因此兩個PDU共同分擔一個負荷，它們的效率將低于承受相同負載的一個PDU的效率。另外，單核服務器比雙核服務器的電能效率更高。

　　只有兩個關于UPS結構的想法。如果2N或系統+系統的結構是需要的，你應該考慮3N/2或4N/3結構作為候補。假設的臨界負荷是2000kW，一個2N的裝配需要兩個UPS系統，每個容量為2000kW。在一個3N/2的裝配中，您需要三個UPS系統，每個容量為1000kW。3N/2裝配的優勢如下：

　　1、初始成本較低，因為您購買的是總容量為3000kW的UPS，而不是2N裝配中要求的4000kW的容量。

　　2、更有效地運轉，因為每個3N/2系統與每個2N系統相比，3N/2系統在一個較高的百分比率上運行。滿載時，每個3N/2系統將在額定值的67%上運行，而2N系統將在額定值的50%上運行。

　　與2N系統相比，3N/2或4N/3系統的缺點是需要更多地注意負荷管理。

　　第二個關于UPS結構的想法是：考慮對于項目來說，冗余模塊在UPS系統中是否有意義。冗余模塊增加初始成本和運營成本。成本增加的重要組成部分是冗余模塊降低運行效率。

　　變壓器

　　UPS下游的變壓器通常裝載在PDU上。你應該明白，每一次我們變換電壓，在這一過程中，我們失去了1.5%-3%的能量。在可能的情況下，除去變壓器是一個提高能源效率的好技術。

　　如果您需要變壓器，考慮使用較少的大型變壓器，而不是較小型的變壓器。一個較大容量的變壓器通常比較小容量的變壓器更有效率。因此，有必要指定一個較小數目且較大容量的變壓器，而不是相反。例如，能源之星(Energy Star?)的75kVA的變壓器最低效率是98%，300kVA的變壓器最低效率是98.6%的。

　　您應該指定變壓器在其計劃正常工作負荷時的效率。考慮一個普通的級別Ⅱ的裝配，每一個變壓器可在高達90%的額定值上運行：峰值效率應規定在50%-90%的額定值。相反，對于一個級別Ⅳ的裝配，峰值變壓器效率應達到20%-45%的額定值

　　電壓思考

　　現在，大多數計算機電源的額定值是100-240伏特，因此他們不關心輸入電壓是120伏、208伏還是230伏。同樣，他們也不關心輸入頻率是50Hz還是60Hz。

　　在傳統的美國設計中，UPS供給下游的變壓器480伏特，變壓器減少電壓至208伏，分配給計算機設備。一個30安培、208伏、3極、4線分支電路可提供約8kW的負荷。

　　400Y230伏的分配在世界上美國以外的許多地區是標準的。計算機設備供電在230伏(線到中點的電壓)。一個30安培、400Y230伏、3極、4線分支電路可提供約15kW的負載，大約是傳統208Y120伏特系統可以提供的兩倍。所以，在美國的做法中，很少有UPS下游的變壓器，獲得1.5%-3%的效率。

　　在美國的480伏配電系統中，應用400Y230伏特，您可以有一個大的，非常有效的UPS上游的變壓器，除去UPS下游的PDU變壓器。上游變壓器的成本和能量損失明顯低于下游變壓器。

　　在美國的中壓配電系統中，應用400Y230伏特是比較簡單的事情。您只需規定變電站變壓器二次電壓值為400Y230伏特。這個變電所變壓器在400Y230伏特時，應該與一個大小相同的480伏變壓器一樣有效。您可以指定一個較大容量的UPS，因為你正在運行的UPS是400Y230伏特，而不是480伏，但你已經去除了UPS下游的PDU變壓器，提高了效率。概括地說，相對于增加配線費用，你是平衡地減少變壓器的損失和分支電路配線成本。

　　以下是預測未來，我們正在討論400Y230伏特的配電。一旦計算機電源制造商增加可接受的輸入電壓，由240伏特至277伏特，所有400Y230伏特配電的優勢在美國就消失了。在那個時候，480Y277伏特的標準將是新的數據中心的UPS輸出電壓和配電電壓。一個30安培、480Y277伏、3相、4線分支電路將提供18kW，這是一個類似大小的400Y230伏電路能力的1.2倍，是一個類似大小的208Y120伏電路能力的2.3倍。

　　另一個電壓考慮是使用575伏，而不是480伏特給大部分低壓配電。575伏特在加拿大是一種常見的電壓，但在美國不是。現在，發現這個電壓值越來越多地使用在美國的大型數據中心，因為它可以提供經濟的初始成本和運營開支。

　　初始成本可以降低，因為相同大小的導體，母線或斷路器在575伏時比在480伏時，可多攜帶20%的電源電壓。例如，一個3750kVA的變電站在575伏特時，可以有4000安培的二級母線，而在480伏特時，它要求一個5000安培的母線。

　　運營成本會降低，因為降低了導體損失。

　　我對575伏特的預測是，一旦277伏特的計算機電源供應到位，575伏特將令人痛心地失寵。電腦電源制造商告訴我，他們沒有希望增加可接受的輸入電壓到347伏特(在575伏特系統中線到中點的電壓)。因此，575伏特分配給大部分低電壓電源，然后轉化到480伏特給UPS，這樣做是沒有意義的。

　　總之，我們已經討論了三個現成的工具，來提高UPS下游的電力效率。把它們放在手邊，并利用它們來降低運營成本和提高效率。