隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及企業(yè)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識(shí)的不斷加深,數(shù)據(jù)中心建設(shè)和改造,近幾年如火如荼。但隨之而來(lái)的就是日益龐大的電費(fèi)開(kāi)銷,如圖1所示,數(shù)據(jù)中心在建設(shè)中的投資比例,其中電氣、電源、制冷等系統(tǒng)設(shè)施占了一半以上的投資,僅電氣方面投資就高達(dá)26%,高額的電能消耗使得整個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行成本居高不下,數(shù)據(jù)中心面臨“建得起卻用不起”的尷尬境地。
UPS都配備了電池,用戶在電池組上的投資往往占整個(gè)UPS供電系統(tǒng)投資的很大比例,甚至超過(guò)UPS本身的投資,而電池的使用年限明顯低于UPS主機(jī)。由于電池主要材料是重金屬鉛、硫酸和不易分解的塑料,都會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。因此減少電池使用數(shù)量,延長(zhǎng)電池循環(huán)使用壽命,不僅節(jié)省直接和間接的電池投資,而且還減少整個(gè)機(jī)房設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染。所以UPS可以通過(guò)以下幾個(gè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電池的節(jié)能。

(1)并機(jī)共用電池組功能。共用電池組原理是通過(guò)特殊的整流器控制及故障隔離技術(shù),使并機(jī)系統(tǒng)中的兩臺(tái)或多臺(tái)UPS的整流同步、母線均流,使系統(tǒng)中的各臺(tái)UPS母線直接并聯(lián),然后將滿足系統(tǒng)后備時(shí)間要求的電池并聯(lián)后接入并聯(lián)母線系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)電池的共享,減少電池投資。以“1+1”為例,傳統(tǒng)的UPS方案,系統(tǒng)后備一小時(shí),考慮其中一臺(tái)UPS故障時(shí),UPS2的電池不能為UPS1使用,所以UPS1和UPS2必須各配置一套一小時(shí)的電池組,才能保障系統(tǒng)在斷電后還能備用一小時(shí)。采用共用電池組方案后,因?yàn)閁PS1故障后,系統(tǒng)中的電池仍能為UPS2提供能量,所以整個(gè)系統(tǒng)僅需配置1套1小時(shí)電池即可。不僅節(jié)省了電池直接投資,同時(shí)也節(jié)約機(jī)房在空間、承重及空調(diào)等方面的投資,也降低了對(duì)環(huán)境的污染。

(2)智能電池管理技術(shù)。影響電池壽命的因素有很多,主要包括溫度、充電、放電、循環(huán)次數(shù)等。如果能夠?qū)ι鲜鰩讉€(gè)因素進(jìn)行綜合處理,可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命,延長(zhǎng)電池更換周期,節(jié)約電池投資。UPS的智能電池管理技術(shù)主要包括:電池均浮充管理(均浮充控制)、充電溫度補(bǔ)償、智能放電終止電壓控制，除此之外還應(yīng)具備電池定期自動(dòng)檢測(cè)和電池漏液檢測(cè)功能。另外還可以選擇輸入電壓范圍較寬的UPS，減少電池放電次數(shù)。通過(guò)上述幾種技術(shù),可大幅度延長(zhǎng)電池壽命2～3年。

降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能降耗成了各企業(yè)CIO關(guān)注的問(wèn)題,節(jié)約能源可以從以下幾方面入手。首先是機(jī)房環(huán)境的節(jié)能,包括制冷環(huán)境、供電環(huán)境;其次是從IT硬件設(shè)備節(jié)能,減少I(mǎi)T設(shè)備的能耗;是IT設(shè)備內(nèi)部各集成電路的節(jié)能,比如CPU的節(jié)能等。UPS處于交流供電環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，幾乎機(jī)房所有的IT設(shè)備必須由UPS供電，大型數(shù)據(jù)中心的UPS裝機(jī)總?cè)萘烤堰_(dá)到百萬(wàn)伏安級(jí)，提高運(yùn)行時(shí)的能效勢(shì)在必行。目前UPS的節(jié)能必須從方案、UPS、電池、配電等方面全方位進(jìn)行。
        
2 按需擴(kuò)容的柔性規(guī)劃

一般數(shù)據(jù)中心的建設(shè)都不是一步到位,會(huì)考慮今后未來(lái)幾年的需求,但是UPS一般都是一步到位,就安裝了幾套大功率的UPS并機(jī)，結(jié)果初期負(fù)載只有規(guī)劃容量的10%～20%，沒(méi)等承載所規(guī)劃的負(fù)載就進(jìn)入了設(shè)備淘汰期，不僅造成投資的浪費(fèi)，而且也無(wú)法使UPS運(yùn)行在較高的效率點(diǎn)，造成電能的浪費(fèi)。如何避免這種情況的發(fā)生，從UPS供電系統(tǒng)角度考慮,應(yīng)該包括:

2.1 供電方案設(shè)計(jì)

目前UPS供電方案主要有分散供電、集中供電兩種。分散供電的特點(diǎn)是一臺(tái)UPS為一臺(tái)或多臺(tái)負(fù)載設(shè)備供電。分散供電的好處是分散風(fēng)險(xiǎn),不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)UPS供電異常造成大面積停電;缺點(diǎn)是UPS分散布置,不便管理,而且布線不易規(guī)劃。另一種是采用集中供電方案,由一套大功率的UPS供電系統(tǒng)直接對(duì)機(jī)房的所有負(fù)載供電。集中供電的好處是便于規(guī)劃、管理方便、維護(hù)方便;缺點(diǎn)是如果UPS系統(tǒng)異常,容易引起大面積停電事故,此缺點(diǎn)可以通過(guò)采用各種并聯(lián)構(gòu)架來(lái)避免。因此,以上兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),目前的數(shù)據(jù)中心一般都采用集中供電方案,也集中了供電的風(fēng)險(xiǎn)。由于UPS并機(jī)數(shù)量有限制,而且當(dāng)UPS系統(tǒng)并機(jī)數(shù)量超過(guò)4臺(tái)時(shí),其可靠性并不比單機(jī)供電系統(tǒng)高多少。當(dāng)機(jī)房UPS裝機(jī)總?cè)萘砍^(guò)一定限度時(shí),建議將機(jī)房按幾期規(guī)劃分成幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行供電。規(guī)劃時(shí)可以參考:單機(jī)容量不宜超過(guò)400kVA,并機(jī)數(shù)量不宜超過(guò)3臺(tái)。