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关注环境 节能减排
作者:管理员 起源:本站 发布日期:2014-05-30 浏览次数:2076
关注环境 谈数据中心节能减排


环保部日前发布,将2013年世界环境日中国主题为“同呼吸 共奋斗”,旨在推动以防治PM2.5为重点的大气污染防治工作;提倡全社会群策群力,共同举动,积极参与到防治大气污染的举动中来。
从环保部发布的一季度空气质量状态显示,今年1-3月份,中国74个城市总体达标天数比例为44.4%,重要污染物为PM2.5、PM10,其中PM2.5平均超标率为49.1%,PM10平均超标率为33.6%。环保部门表现,除了气象原因以外,此次重污染根本原因还是污染物排放大,其中,日常发电、工业生产以及汽车尾气等带来的污染物,是造成城市空气污染的重要原因。在我国大力发展信息化建设的今天,数据中心成为城市能耗“大户”,在全球IT总能耗中,数据中心就占到了40%。随着产业的快速发展,数据中心的节能减排不仅关乎经济效益,更关乎社会效益。
如何衡量数据中心能耗
能源应用效能值(PUE)是国际公认的衡量数据中心节能减排的一个重要指标。据最新的报道,国外最先进的数据中心的PUE值可以达到1.06,而我们国家IDC的PUE平均值则在2.5以上,这意味着IT设备每耗一度电,就有多达1.5度电被数据中心的基础设施所耗费,这一现象在中小规模数据中心中更为严重,通常其PUE的测量值广泛在3左右。这表明有大批的电能被耗费在供电系统、制冷系统等基础设施上,而用于IT设备中的电能仅为总耗电的33%。
对于影响数据中心PUE值的供电、制冷两大基础设施而言,供电系统的能效是问题的根本,因为供电系统的低效加剧了制冷系统的累赘,双倍地导致了PUE指标的攀升。而数据中心所有营运负载几乎都是通过UPS电源来供电的,因此如何进一步发掘UPS系统的工作效率,将是快速改良数据中心供电系统乃至全部数据中心PUE指标的核心道路。
转变UPS工作模式实现节能降耗
当前数据机房UPS系统的工作模式为双变换在线工作模式,即通过“AC-DC和DC-AC的双变换”给IT负载供给稳固的净化电源。但是在这一模式下,UPS的效率较低,通常满载工作效率仅90~95%(视UPS结构的不同),如果对于当前数据机房广泛采用的2N电源系统架构,其正常工作的最大负载率仅为40%左右,在这一负载率下,UPS的工作效率也相应降低,通常约为85~94%左右,这导致了能源的极大糟蹋并降低了全部数据中心的PUE指标。
与双变换在线工作模式相反,绿色休眠在线模式的工作原理是在输入市电品德较好的情况下,将市电通过UPS旁路直接供电给数据中心的IT负载,而UPS内部的逆变器处于在线备份状态,从而使全部UPS系统的供电效率高达99%,而且这一休眠效率不受UPS负载率的影响,实现了“UPS基础不耗能”的节能降耗总目标;同时通过微秒级的快速跟踪及DSP技巧,始终保持逆变器在线备份的电压、频率、相位参数完整与旁路输入同步,保证了分级切换的“不间断”。
根据输入市电的品德,市电的电压与频率波动,这一UPS系统的工作可分成下列三级:
第一级――绿色休眠在线模式。当市电的电压与频率波动较小时,UPS内部的整流器、逆变器、充电器均处于在线休眠状态,不仅基础不损耗电能,而且使主功率器件也处于电休眠状态,进步了这些UPS内部核心部件工作的可靠性并延伸其应用寿命。
第二级――双变换在线模式。当市电的电压与频率波动超限时,UPS立刻转切到整流、逆变的双变换模式,此时UPS的 40%负载工作效率通常在85~94%左右,与目前数据机房UPS的工作模式完整雷同。
第三级――电池放电逆变模式。当市电的电压与频率超出了UPS整流输入所容许的电压与频率领域时,UPS将关断整流器,进入电池放电工作模式,此模式下UPS的满载工作效率约为86~95%左右。
根据国内范例的数据中心实际电能质量数据统计,对于进行上述分级运行的UPS系统,其一年的95%时间将运行在休眠模式,小于5%的时间工作在双变换模式,不到1%的时间工作在电池放电模式。如果以一个负载容量为5000kW的中等规模IDC机房采用老式12脉冲相控整流UPS为例,假设其40%负载率下的效率为达到了国家能效III级UPS标准的87%为盘算根据,其每年的电费节俭将高达460多万元。
由于IT负载电源自身的稳压功效以及现代数据中心机房UPS供电系统通常具有的较好电能品德,在绝大部分市电品德良好的工作时间内持续让UPS工作在双变换模式不仅是能源的无端糟蹋,而且这一过剩的重复变换还导致了UPS事故的高发和可靠性的大幅度降落,因此转变传统技巧观念,在数据中心机房广泛采用UPS绿色休眠在线技巧作为重要工作模式是大势所趋。
绿色休眠在线模式UPS选型
绿色休眠在线模式对UPS的技巧设计提出了新的寻衅,即分级转换问题。传统的“效率优化”或“旁路优先”技巧一直无法解决“效率优化了”但转换时间太长(超过10ms),或转换时间改良了但“效率不够优化(仅96~97%”)的抵触,由此导致了工作在这一模式的UPS工作可靠性和稳固性不高,机房负载始终处在供电中断风险的隐忧之中。
与传统解决方案不同,多元化的动力管理公司伊顿采用专利的休眠技巧,通过多DSP技巧架构并引入先进的“云”盘算技巧理念,融合电力电子技巧的最新进展,实现了系统效率、转换时间及转换安全性三者的有机统一,大幅度进步了UPS在休眠状态及“休眠”到“唤醒”工作转换过程中的节能效率,并确保了高可靠性。
以伊顿电力专家9395系列UPS(Power Xpert? 9395)为例,分级切换时,UPS输出三相电压动态偏离值远小于UPS标准CLASS 1及盘算机安全标准ITIC曲线的输入电源安全请求,表明其切换瞬间的电压波动完整优于IT负载对输入电压波动的容差;此外,三相电压和单相电压实际测量的波动的切换时间最大均为1.6ms,这一时间不仅远小于机房IT负载所请求的安全转换间隙,还远小于数据中心机房常用的静态转换开关STS 所能达到的最快4~5ms的转换时间,从而确保了机房负载在转换过程中的供电安全性。
这一在线休眠模式不仅能轻易地实现UPS单机的休眠,而且能实现多台并机系统的休眠,所以它非常合适拥有大容量UPS的数据中心机房。在国外,这一技巧得到了非常广泛的利用,带来了数据中心电源安全与节能和谐统一的革命性变更;在国内最大的IC制作业,70多台伊顿电力专家9395系列正成功地以在线休眠模式工作着。
由于UPS技巧的飞速进步和多年的成功利用,UPS绿色休眠在线技巧在进步能效、保证输出电能的切换稳固性、切换快速性及切换的可靠性方面得到了可靠的技巧保障和长期的实践验证,从而为绿色休眠技巧在数据机房的广泛利用打消了不必要的技巧顾虑。采用效率高达99%的绿色休眠技巧UPS,可大幅度进步数据中心基础设施的节能降耗程度,从而进步数据中心机房的PUE指标踏上一个全新的台阶,因此它应当成为当今数据中心UPS电源必须的功效和首推的工作模式。

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