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三招提升大型UPS效率(下)

日期:2022-08-11

上期我们学习了提高大型UPS效率的前“两招”:技术和拓扑!本期,我们来看最后一招:模块化!模块化是如何减少损耗的呢?和不二师兄一起看下去吧~

 

 

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模块化

 

模块化是制造商可用来降低能源浪费的第三个途径。如图5的效率曲线所示,UPS越接近其满载容量运行,其效率就越高。模块化可以帮助用户使UPS系统的选型尽可能接近其实际负载(换言之,它使UPS可以尽可能在曲线上靠右的点上运行)。通过人们非常熟悉的数据中心内的设备单元——刀片式服务器,可以很容易地说明一种使容量与负载匹配的高度有效的方式(图7)。

 

图5 两种“在线式”UPS功率转换技术

 

图7  一种模块化、可扩展的刀片式服务器

 

刀片式服务器的体系结构显示了可有利于UPS系统的两个关键的设计属性:模块化和可扩展性

 

刀片式服务器的模块化在于,客户购买刀片式服务器的构架后,再在其中安装标准的“刀片”,以实现应用所需的处理量。随着构架中更多的刀片被插入构架,它就会成为功能更强的计算设备。这样就形成了可以根据计算需求进行选型的“可扩展”系统。

 

现在可以设想以同样方式使用模块式功率组件的UPS系统。例如,假设一台UPS机柜能够输出1MW的功率,随着UPS系统负载的增加,可以向系统加装标准化的功率模块,以便于所需的输出容量相匹配。该UPS可以根据附加功率容量的需求,从200kW以一定的增量步长扩展至最高1MW。其结果是可以避免资产开支过度(您只需购买所需要的功率组件),且UPS以更高的功率水平工作,因为系统的容量与实际负载更为紧密地配合,这就使电气效率更高。以下比较将对与前例相同的300kW负载显示出适度配置的效率优势。

 

对模块化的影响加以量化

 

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1N式模块化比较

适度配置的UPS与过度配置的UPS

 

配置“A”是一种1MW可扩展Delta转换在线式UPS,采用2个200kW模块(400kW)加以适度配置。配置“B”是完全相同的UPS,只是用5个200kW模块过度配置至1MW。此比较的效率曲线示于图8中。

 

图8  1MW Delta 转换式UPS的效率曲线

 

图中示出了进行比较的曲线上的两个点(对配置A和B分别为75%负载和30%负载),这两个点分别对应于96.9%和94.9%的效率。表5示出了对每种情况的效率成本分析的明细。尽管比例损耗相当,但过度配置UPS的空载损耗是适度配置UPS的2.5倍。然而,适度配置的平方损耗是过度配置UPS的2.5倍,这就使得其效率提升量稍有减少。其原因是,平方损耗在高负载下更为明显。

 

表5  300kW负载的10年效率成本分析 

可扩展Delta 转换式UPS适度规划与过度规划(1N)-以美元计

 

以下比较将说明当设计为冗余型时这些节省量将如何进一步增加。

 

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2N模块化比较

适度配置的UPS与过度配置的UPS

 

配置“A”为2N式(系统加系统)1MW可扩展式Delta转换在线式UPS系统,其每台UPS采用2个200kW模块(400kW)进行适度配置。配置“B”与配置“A”基本相同,只是每台UPS以5个200kW模块过度配置至1MW。表6示出了对每种情况的效率成本分析的明细。有趣的是,两套UPS间的比例和空载损耗比与1N模块化比较完全相同,而10年的成本节约额则跳升至53%。这种净减少的原因仍然是平方损耗,因为其在较低负载下载总损耗中所占百分比较小。

表6  300kW负载的10年效率成本分析 

可扩展Delta转换式UPS适度规划与过度规划(2N)-以美元计

 

 

未完待续

 

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什么才是UPS效率曲线的正确打开方式?

三招提升大型UPS效率(上)

 

下一期我们将为邦友们带来高效UPS系统之完结篇,敬请期待!

 

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