模塊化UPS系統(tǒng)在IDC機(jī)柜配置方案的研究

來源：存能電氣  日期：2021-05-12 10:49  瀏覽量：次

　　模塊化UPS系統(tǒng)在IDC機(jī)柜配置方案的研究。模塊化UPS采用標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,每套系統(tǒng)由功率模塊、監(jiān)控模塊、靜態(tài)開關(guān)組成，廣泛應(yīng)用在大型的IDC數(shù)據(jù)中心和機(jī)柜里面，提供穩(wěn)定可靠的不間斷電源輸出，保障了設(shè)備正常運(yùn)行工作，不會丟失數(shù)據(jù)。那么，隨著UPS類型越來越多，本文存能電氣小編就要帶大家討論一下模塊化UPS系統(tǒng)在IDC機(jī)柜的解決方案。

　　為適應(yīng)新的DC局房建設(shè)改造模式,控制投資規(guī)模,積極推進(jìn)“輕資產(chǎn)”的運(yùn)營模式,本文從傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)配置中跳出,通過優(yōu)化模塊化UPS的系統(tǒng)配置,提出“2N-”系統(tǒng)概念,滿足需求與安全性,同時減少投資、提高靈活度,達(dá)到創(chuàng)新性使用新設(shè)備的目的。

　　河北IDC機(jī)柜建設(shè)背景及在用機(jī)柜功耗分析：

　　河北省目前11個地市分公司都有IDC機(jī)房,并擬在2017～2019年規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展IDC業(yè)務(wù)。

　　由于IDC業(yè)務(wù)是一種密集、高能耗產(chǎn)品，建設(shè)前期投資大，配套UPS、蓄電池組及空調(diào)等設(shè)備投資占局房內(nèi)設(shè)備的50%以上，運(yùn)營期PUE值測算甚至達(dá)到2.0，能耗費(fèi)用支出長期居高不下。因此，降低投資成本，減少運(yùn)維能耗成本，就要在建設(shè)初期進(jìn)行合理的設(shè)備選型及配置核算，減小設(shè)備冗余度，使設(shè)備系統(tǒng)利用率及工作效率達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

　　通過統(tǒng)計，目前省內(nèi)IDC單機(jī)柜的平均功耗從1kW到3kW不等，部分機(jī)房從2007年建成至今單機(jī)柜功耗始終未超過1kW，全省IDC機(jī)房統(tǒng)計單機(jī)柜平均功耗僅為1.6kW，與業(yè)務(wù)需求部門提出的3kW、4kW單機(jī)柜功耗需求相差太大，直接導(dǎo)致局房高低壓系統(tǒng)、油機(jī)系統(tǒng)、通信電源配套系統(tǒng)冗余量超出設(shè)計值的50%，造成建設(shè)投資嚴(yán)重浪費(fèi)。

　　模塊化UPS系統(tǒng)在IDC機(jī)柜最優(yōu)配置方案的研究：

　　以常用的300～400kVA的UPS產(chǎn)品測算:

　　①集團(tuán)集采的傳統(tǒng)工頻UPS的承重荷載要求普遍超過了10kN/m2,甚至部分廠家設(shè)備承重荷載要求達(dá)到13kN/m2,原有局站承重荷載基本不能滿足電源設(shè)備使用要求。

　　②集采入圍的高頻UPS設(shè)備承重荷載要求在8kN/m2左右,通過對設(shè)備進(jìn)行合理布局(如將設(shè)備安裝在承重梁上)或通過安裝引力擴(kuò)散架等改造手段,使設(shè)備符合安裝條件,可以作為設(shè)備選型之一。

　　③近年來推出的模塊化UPS承重要求普遍為5kN/m2左右,屬于輕量型設(shè)備,符合承重要求,本次也作為設(shè)備選型之一。

　　使用模塊化UPS系統(tǒng)的技術(shù)前提：

　　①模塊化UPS的使用前提,應(yīng)解決好以下兩方面問題:

　　一是其可靠性是否通過了技術(shù)驗證。經(jīng)過這些年的廠家的不斷推廣、改進(jìn),以及各運(yùn)營商的實(shí)際運(yùn)營經(jīng)驗,在最新的采購數(shù)量統(tǒng)計中,移動公司的采購占到了近30%,年度增長率達(dá)360%,移動公司的使用在一定程度上驗證了其可靠性。多模塊交流并聯(lián)的安全性顧慮也通過技術(shù)的演進(jìn)基本得到解決。

　　二是運(yùn)維部門對模塊化UPS系統(tǒng)使用安全模式的認(rèn)可。顧名思義,模塊化系統(tǒng)其安全備用采用的是模塊的備用,一套單臺模塊化UPS系統(tǒng)在配置了“N+X”備用的模塊后,其安全性基本等同于一套N+1多臺高頻UPS系統(tǒng)。如果沿用N+1系統(tǒng)模式將設(shè)備換用為模塊化UPS系統(tǒng),則其優(yōu)異的擴(kuò)容性、備用的方便性便被高昂的投資成本所抵消。

　　②使用模塊化UPS需優(yōu)化配置

　　使用模塊化UPS,并創(chuàng)建“2N-”系統(tǒng),安全性接近2N系統(tǒng)。通過合理預(yù)留擴(kuò)容模塊位置,預(yù)留輸出屏端子及蓄電池接入開關(guān),便可以解決設(shè)備投產(chǎn)后早期用戶數(shù)量或負(fù)荷偏小造成的冗余設(shè)備投資的浪費(fèi),使設(shè)備工作在最佳負(fù)荷區(qū),發(fā)揮出最高工作效率,既節(jié)省工程投資,又節(jié)省運(yùn)營支出成本。

　　模塊化UPS系統(tǒng)在IDC機(jī)柜的方案：

　　模塊化500kVAUPS系統(tǒng),兩臺模塊化500kVAUPS系統(tǒng)構(gòu)成“2N-”系統(tǒng):即模塊化500kVAUPS系統(tǒng)形成2N系統(tǒng)結(jié)構(gòu),但負(fù)荷使用率不是按照單臺設(shè)備承擔(dān)不超過40%的傳統(tǒng)2N模式,而是單臺設(shè)備可以承擔(dān)60%～80%的負(fù)荷,其冗余為另一臺UPS設(shè)備1～2個模塊故障退服造成的負(fù)荷增加。計劃新增4臺單機(jī)模塊化500kVAUPS系統(tǒng)滿足4F、5F機(jī)房設(shè)備用電需求,簡單計算:單系統(tǒng)負(fù)責(zé)給95個IDC機(jī)柜供電。系統(tǒng)模塊數(shù)量按照近期負(fù)荷需求(2kW/機(jī)柜)配置,因此單系統(tǒng)配置7個50kVA模塊,其中主用模塊5個,后續(xù)平均單機(jī)柜功耗超過2kW時,按需進(jìn)行模塊擴(kuò)容,滿足設(shè)備用電。

　　每套單機(jī)模塊UPS系統(tǒng)每臺平均帶95個機(jī)架,在初期負(fù)載2kW的情況下,每套系統(tǒng)帶載190kW,7個模塊350kVAUPS系統(tǒng)每臺帶負(fù)載率為60%,經(jīng)查閱多個UPS廠家提供技術(shù)參數(shù),60%負(fù)載率的UPS系統(tǒng)效率約96%,UPS系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

　　模塊化UPS電源與常規(guī)UPS的區(qū)別：

　　機(jī)架式模塊化UPS相對于傳統(tǒng)立式(塔式)結(jié)構(gòu)UPS而言，能夠安裝在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜中，節(jié)省占地面積與空間，便于安裝、使用及維護(hù)，能夠使用較短的功率連接電纜。通過減少關(guān)鍵設(shè)備與負(fù)載之間的故障點(diǎn)，模塊化UPS可提高整個系統(tǒng)的可用性。

　　除此之外，模塊化UPS能夠給用戶帶來更好的可擴(kuò)展性，這也為用戶的投資起到了很好的保護(hù)作用。

　　在傳統(tǒng)UPS產(chǎn)品中，用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯(lián)冗余方式，只能容錯一次。在機(jī)架式模塊化UPS系統(tǒng)中，用戶只需要購買相應(yīng)的功率模塊，即可實(shí)現(xiàn)“N+X”的故障冗余。“模塊化冗余并聯(lián)結(jié)構(gòu)”比傳統(tǒng)UPS更為可靠。

　　綜上所述，模塊化UPS“2N-”系統(tǒng)與高頻UPS系統(tǒng)相比,無論從機(jī)房承重、安裝空間、系統(tǒng)布線、工作效率等多方面,還是從建設(shè)投資及設(shè)備運(yùn)行核算考慮，都是IDC機(jī)柜最佳配置方案的選擇，降低了后期電源運(yùn)營成本的支出。未來IDC數(shù)據(jù)中心和機(jī)柜建設(shè)將更多的客戶會采用模塊化UPS電源作為解決方案。