不二师兄

UPS系统是导致数据中心总体效率低下（电能“损失”）的众多因素之一，特别是对数据中心的PUE的影响最为显著，请参见图3。

图3 典型数据中心内的PUE， 本图显示的是UPS能耗和其它系统对总体PUE的影响

UPS对PUE的影响分为两部分：UPS本身的损耗在9%左右，用于冷却UPS发热的能耗约为5%。UPS电能损耗换算成PUE的值等于UPS损耗占IT负载百分比。UPS制冷的负载换算成PUE的值等于UPS损耗除以制冷机组的性能系数（COP）。为了展示这些UPS导致的损耗对PUE值的影响，我们将这两部分放在图3的柱状图的顶部两层。

上述该值代表PUE值为1.92的典型数据中心。但是，由早期安装的设备组成的基础设施，现在看来已经陈旧，并不能代表数据中心当前所使用的新一代设备。

如果在高密度数据中心设计中使用最新的设备，我们可以获得更好的PUE值，请见图4。

图4 标准数据中心内PUE，本图显示的是当前新设计相比典型设计所能实现的PUE提升

这里需要注意的是新型数据中心的PUE值为1.57，这比上一代典型数据中心的1.92的PUE值要好很多。事实上，给定IT负载的能源消耗与PUE呈正比关系，因此我们可以说新一代数据中心与上一代典型数据中心相比在同样IT负载下可以降低18%的能源使用。

现在我们可以在图表中再加入第三项数据以显示Eco模式对PUE值提高的作用，请参见图5。

图5 标准数据中心内PUE，本图显示的是当前新设计相比过时设备基础安装所能实现的PUE提升

当启用Eco模式时，UPS损耗从5%降至2%（效率也相应从95%升至98%），但是PUE仅从1.57降至1.52。这表明总能耗节省了3.3%。在这一分析案例中，我们假设数据中心使用新型高效UPS系统并在50%负载下运行。结果通常是：

实际的节能数量取决于所选择的具体设备和架构，以及数据中心的负载量和当地的用电成本，但以上分析结果是适用于一般情形的合理节能估算。

有趣的是，我们可以看到，总体来讲，数据中心的总节能量将比UPS节能略高。许多关于Eco模式的分析认为总节能量将比UPS效率提升很多，但是这些分析就UPS损耗对PUE的影响以及UPS损耗对空调能耗的影响设置了许多错误的假设条件。

虽然3%的效率提升并不大，但仍然具有价值。

一直以来，UPS系统的一个重要功能是“净化”电力且不改变原始市电输入的电压、频率和瞬态。其核心理念是，如果这些数据发生改变将会干扰到敏感的IT系统的运行。

但是，IT设备的特性已经取得重大改进。例如，事实上目前市场上销售的所有设备都不会受电源频率变化的影响并且在设计上能够适应电源电压在一定工作范围内的波动。实际上，今天的IT设备在保证可靠运行方面的电源调节需求相比几十年前已少得多了。

好比拿现代化的个人电脑来说，如果市电输入电压能够保证不会下降20%以上且下降时间在8毫秒以内，同时有害的浪涌电压能够得到有效过滤，那么就可以保持可靠运行。原则上，台式的后备式UPS就能实现这一结果，因为基本上它本身就是一个永久运行Eco模式下的UPS。以此类推整个数据中心本应该也可以在备用或Eco模式下运行。但是，数据中心的负载并不像是一台大型个人电脑。数据中心的UPS负载是一个复杂的电气系统，包括各种IT设备和变压器，可能还包括其它复杂设备，比如静态开关、PDU、风机和水泵。虽然我们可以让一台个人电脑很好地应对电力波动，但要保证整个数据中心的性能表现则要困难得多。

Eco模式不能预知未来。它只能响应已经发生的问题并切换到逆变器。这意味着只有在以下四个条件都按顺序满足之后，UPS才能为负载提供保护。否则电力问题将穿过UPS，对负载产生负面影响：

在实际操作中，这些工作需要耗时1至16毫秒，在这期间数据中心负载将遭受电力问题的影响。请思考以下情形：

谐波在这里也是一个问题。在传统UPS中，负载与市电输入电压所含的谐波隔离，反过来看，主电源与负载电流所含的谐波也是隔离的。运行在Eco模式时，这两种隔离功能都失效。虽然今天的IT负载在额定负载下谐波电流量较低，但是当IT负载在节能模式下运行时，仍然含有相当数量的谐波电流，如果不进行充分考虑和处理，这些谐波电流可能会影响到整个电源系统。此外，数据中心一直以来还因为安装大型电动机驱动装置而被诟病，比如冷水机、风机和水泵的驱动装置，因为它们会在市电输入回路上形成电压谐波，而这些电压谐波不应影响到IT负载。通常对当前大部分数据中心来说谐波问题并不严重，但是如果使用Eco模式，则应对其进行仔细分析或采取恰当规避措施。

本期内容提及的所有问题都是可以通过技术手段解决的问题。但是，很难保证它们在具体安装中不会成为负面因素，因此数据中心的设计在所有方面都应该得到非常好的分析和考量。使用Eco模式而导致电源保护减少或许可以被接受，但是这个问题绝对不能被忽略。大多数数据中心都需要部署一系列复杂的设备，而它们之间的互联可能并不完美，同时，要让系统保证在牺牲部分电源保护的Eco模式下可靠运行几乎是不可能的。因此，如果要采用Eco模式，那么则需要打造高度标准化和预设计的数据中心设计方案，所有方面都必须经过严格的分析和测试。

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