1 选择可靠和节能的ＵＰＳ

　　现代所谓可靠和节能ＵＰＳ的含义应是绿色的，只有这样才能构成绿色数据中心。

　　数据中心供电系统一般由市电、后备发电机、ＵＰＳ和配电系统构成。一般重要的数据中心大都采用了双路市电、冗余发电机和冗余ＵＰＳ系统。这里的“绿色”最大程度上是指ＵＰＳ系统而言。这是因为市电只需向供电局提出容量需求即可，发电机根据当前的水平，各个厂家的产品相差无几。只有ＵＰＳ的差别甚大，产品是否绿色的标志也很明显。所谓绿色主要指的是节能减排，当前的工频机结构ＵＰＳ和高频机结构ＵＰＳ在节能减排上主要有以下几个区别。

　　（1）输入功率因数

　　大功率的三相工频机结构ＵＰＳ在６脉冲整流的情况下输入功率因数约为０．８，不但对外有干扰，而且要求前面的发电机功率要是ＵＰＳ容量的3倍；即使１２脉冲整流在选配谐波滤波器的条件下输入功率因数也低于０．９５，但设备量几乎增加了三分之一，增加了投资、占地面积和机房承重量。而高频机结构ＵＰＳ在不加任何外来设备的情况下输入功率因数大于０．９９，从理论上讲前面的发电机容量可与ＵＰＳ一致，节省了投资和占地面积。从机器重量上说，比如输入功率因数都大于０．９５，某名牌工频机结构３００ｋＶＡ　ＵＰＳ的重量就是２２００ｋｇ，占地面积约２ｍ２.而某名牌高频机结构３００ｋＶＡ　ＵＰＳ的重量仅为８３０ｋｇ，几乎是三分之一的重量，占地面积不足１ｍ２.

　　（2）能量损耗方面

　　在同样输入功率因数的前提下，二者的效率相差约５％，如同是１００ｋＷ的ＵＰＳ，工频机结构ＵＰＳ每年要比高频机结构ＵＰＳ几乎要多消耗５万度电。

　　（3）变压器

　　工频机结构ＵＰＳ都有输出变压器，在多机并联时就是多个变压器的并联，变压器的并联是电力行业应尽量避免的情况，因为变压器并联时的环流是不可避免的，而且环流路径通畅，阻力很小，即使并联ＵＰＳ输出之间有很小的压差，也会形成较大的环流，如图1（ａ）所示。环流的长期存在由于附加功耗造成的温升也可导致设备寿命缩短。而高频机结构ＵＰＳ因没有输出变压器，其环流路径障碍重重，即使并联ＵＰＳ输出之间有较大的压差，也会被沿路器件降掉，如图1（ｂ）所示。实际上并联ＵＰＳ输出之间压差甚小，所以不会有环流。

　　至于工频机结构ＵＰＳ变压器的功能，除了产生隔离接地点和变压外没有其它功能。那些隔直流、抗干扰、缓冲短路电流等的说法，只能是一些没有根据的良好愿望。

2 绿色数据中心供电系统的选择

　　数据中心供电系统的选择要以我国国策为前提，而节能减排是当前的一项基本国策，一切行为都应当以此为指导。但在好多地方由于消息闭塞，在电子技术和设备已经前进了的今天仍沿用以前的老观念，认为工频机结构ＵＰＳ是最好的，致使高频机结构ＵＰＳ的消息传到那里也认为这是新产品，不成熟。一般情况下，电子产品有３年时间就已成熟，如计算机产品更新周期也不足两年。要知道高频机结构（全ＩＧＢＴ）ＵＰＳ在１９９８年就已问世，而且容量已达４８０ｋＶＡ，这种全ＩＧＢＴ结构的ＵＰＳ产品还不止一家，从通信到金融，再到ＩＤＣ应用范围很广。十多年过去，这种技术已非常成熟。

　　（1）当前高频机结构ＵＰＳ供电设备达到的水平

　　ＵＰＳ的发展方向和其它电子产品一样是高频化、小型化、模块化和环保化。

　　１）ＵＰＳ单机

　　当前衡量ＵＰＳ的技术高低和成熟水平的一个重要指标就是看它容量做得多大，这不但反映一个厂家的水平，也反映出这个厂家的实力和市场规模。目前一般厂家可以将高频机结构ＵＰＳ单机做到约２００ｋＶＡ，少数厂家可做到５００ｋＶＡ，国际大企业已有做到了单机１２００ｋＶＡ，覆盖了工频机结构ＵＰＳ的全部容量。

　　２）ＵＰＳ模块

　　所谓Ｎ＋Ｘ模块化冗余ＵＰＳ不但说它们可以冗余并联、可以热插拔，还必须是在一个机壳中至少有两个相同规格容量的单机，否则就可以把一个放在地板上的具有并联功能的单机叫做模块化，那与以往的多机ＵＰＳ并联区别不大。

　　当前的模块化ＵＰＳ从１ｋＶＡ开始，有２ｋＶＡ，３ｋＶＡ，４ｋＶＡ，５ｋＶＡ，１０ｋＶＡ，１５ｋＶＡ，２０ｋＶＡ，３０ｋＶＡ和４０ｋＶＡ等，但还没有更多可做到３００ｋＶＡ容量的企业。图2为一个机柜中有两个３００ｋＶＡ模块的情况，图为工程师在进行热插拔的情况：按下杠杆将模块拔出。一个不小的机房既可用其集中供电，又可以双总线方式供电，还可多机并联。而且目前模块化ＵＰＳ产品几乎都是高频化结构技术。

　　（2）目前选用ＵＰＳ的情况

　　目前，容量较大的机房大都采用了４００ｋＶＡ工频机结构ＵＰＳ，配１２脉冲整流加１１次谐波滤波器，负载功率因数为０．８.下表就是笔者为一个５０００ｋＶＡ数据中心在采用４００ｋＶＡ工频机结构ＵＰＳ和６００ｋＶＡ高频机结构ＵＰＳ（负载功率因数０．９）时的比较。从表中可以看出：

　　１）采用４００ｋＶＡ工频机结构ＵＰＳ产品时的净占地面积大于４３ｍ２（实际要大得多），而采用６００ｋＶＡ高频机结构ＵＰＳ的净占地面积却小于２３ｍ２.

　　２）采用４００ｋＶＡ工频机结构ＵＰＳ产品时的总重量大于５０吨（实际还要大得多），而采用６００ｋＶＡ高频机结构ＵＰＳ的总重量还不足１５吨。

　　３）采用６００ｋＶＡ高频机结构ＵＰＳ比采用４００ｋＶＡ工频机结构ＵＰＳ每年节约２５０万度电。有资料显示：１度电需要１ｋｇ原煤，２５０万度电就是２５０万kg煤炭，就是２５吨ＣＯ２，和２５０ｋｇ　ＳＯ２的排放量，这是多么惊人的数字，而这只是一个不足１０，０００ｍ２的数据中心.

　　笔者作为第三方验收了几个中大型机房的供电系统，ＵＰＳ容量从３００ｋＶＡ到４００ｋＶＡ，都是１２脉冲整流加１１次谐波滤波器的工频机ＵＰＳ，理论上输入功率因数可达到０．９５，但在实测的１５台ＵＰＳ中，所有ＵＰＳ的输入功率因数都低于０．８５（６脉冲时是０．８），但就为了这一点功率因数却增加了６００kg的设备量，３００ｋＶＡ由６脉冲时的１．６吨增加到２．２吨，而且仍没达到供电局０．９的要求。但高频机结构ＵＰＳ的重量仅为０．８３吨，就能实现０．９９的输入功率因数。

　　仅从以上的几个指标可见，其它指标还没进行比较。因此，高频机结构ＵＰＳ应为首选，这是不争的事实。全ＩＧＢＴ高频机结构ＵＰＳ历经１０年的发展，技术和产品已成熟，也是不争的事实。业内专家纷纷指出：无论从产品的性能还是容量，高频机结构ＵＰＳ已完全可以代替工频机结构产品，不久的将来一段时间内将是高频机结构ＵＰＳ的一统天下。

　　更可贵的是，高频机结构ＵＰＳ推出的ｅａｓｙｌｏａｄ性能，不用外加任何假负载就可以作１００％的带载试验和过载实验，为客户提供了方便。

3 配置简洁、可靠和节能的供电系统

　　有了好的供电设备只能说有了好的基础，上层建筑是否合理也很重要，如某机房的电源容量约为１００ｋＶＡ，即使供电余量大一些，选择１００ｋＶＡ容量２＋１也就够了（如图3（ａ）所示）。但设计者认为可靠性越高，设备就需要越多，于是就选择了如图3（ｂ）中的方案。这个多环节的方案明显地反映出功耗必然很大，首先是就不节能。高可靠性不是用设备堆起来的，在条件允许的情况下反而是系统越简洁越好。如图1所示，经计算（ｂ）方案的故障率比（ａ）方案也提高了数倍。

4 设计可靠和节能的运行程序

　　有了好的供电系统配置，如果再能规划出节能的运行方式就尤如锦上添花，使供电系统更上一层楼。如图4所示，一个５００ｋＶＡ的负载，由于是双电源输入的关键设备，于是就采用了双１＋１运行方式。考虑到以后的在线维修、在线升级和在线换机，这里就采用了３００ｋＶＡ结构方式，即在一个机柜中放置２台３００ｋＶＡ模块冗余并联。在从前一般的采用的运行方式是图4（ａ），这样每个模块只承担１/４的功率，效率比较低。从容量上看，３００ｋＶＡ模块２＋１就够了，这样可以命令其中一个模块休眠，如图３（ｂ）所示。当负载系统的容量在某一段时间将到１/３或以下时，又可令另外一个模块休眠，变为１＋１运行方式，如图３（ｃ）所示。当机房房中的负载系统增加到４００ｋＶＡ以上时，１＋１运行方式的容量不够了，这时就会唤醒休眠的一个模块回到２＋１运行方式，如图３（ｄ）所示。总之，会使供电系统保持在较高效率的运行状态。