最新动态

Yue Li Jian He

行业新闻

您现在所在位置:最新动态 > 行业新闻 >

UPS效率提升之完结篇

日期:2022-08-12

经过前几期内容的介绍,我们已经了解了UPS的三种损耗:空载损耗、比例损耗和平方损耗,以及有效提升UPS效率的三种途径:技术、拓扑和模块化。本期我们来看提高UPS效率所产生的额外优势。

 

 

模块化+拓扑带来的收益

 

 

根据前文的系列比较,拓扑和模块化对效率的影响应该是很明显的。但将模块化和拓扑结合在一起将使效率提高多少呢?以下一组比较将对这种改进加以量化。

 

1N拓扑和模块化比较 – Delta转换式适度配置UPS与双转换式过度配置UPS

 

配置“A”为可扩展的1MW Delta转换在线式UPS,其采用2个200kW模块(400kW)进行适度配置。配置“B”为不可扩展的1MW双转换在线式UPS,因此采用过度配置。对于两种配置,均假设负载为300kW。配置“A”在30%负载下的效率为96.9%,配置“B”则为88.7%,两者相差8.2个百分点。

 

表7显示,采用可扩展的适度配置Delta转换式UPS取代不可扩展的过度配置双转换式UPS可以节约75%的低效成本。在这种1N式体系结构中,配置“A”的总能源成本几乎是配置“B”的4倍。而且配置“A”的空载损耗现在被降到了所有损耗的39%,几乎是配置“B”的60%的一半。图9示出了1N式体系结构中由于各种损耗造成的电气成本的明细。

 

表7 300kW负载的10年效率成本分析–Delta转换式适度规划与双转换式不可扩展,无冗余(1N)-以美元计

 

图 9  1N架构中10年损耗成本明细

 

当配置“A”和“B”作为冗余2N式体系结构(系统加系统)进行分析时,表7中所给出的成本将接近翻倍。在2N式体系结构中,配置“B”的总能源成本几乎是配置“A”的5倍,如表8中所示。查看图9和图10,显然空载损耗对成本的影响要超过其他所有方面。应注意,对于任何特定的UPS,尽管平方损耗在2N式体系结构中会减半,它也无法抵消空载损耗的加倍,因为空载损耗在几乎所有负载水平下都是最大的损耗。

 

表8 300kW负载的10年效率成本分析 – 三角形转换式适度规划与双转换式不可扩展,采用2N式冗余(系统加系统)-以美元计

 

图10  2N式体系结构中10年损耗成本明细

 

从这些比较中可以清楚地看到,UPS效率的提高可通过两种方式实现:选择一种效率较高的UPS拓扑,以及对UPS系统进行适度配置。在这些例子中,选择效率较高的拓扑会明确无误地导致最大的效率提升。然而,这种提升需要采购新的UPS,这只有在现有UPS已超出其使用寿命的情况下才是现实的方案。如果选择另一种方案,即以UPS系统的适度配置作为提高效率的方式,也可能需要采购新的UPS,但并不总是这样。如果已有多个UPS系统,将负载移至一个或多个UPS系统,使得无负载系统可以被关闭,这样可以实现适度配置。这种适度配置方法也适用于过度配置数据中心内的空调机组。

 

图11所示为可以200kW增量扩展的模块式1MW UPS的示例。最终结果是总拥有成本(TCO)下降,因为预先投资和系统日常运行成本都得以节省。

 

图11  一个一种模块化、可扩展UPS系统

 

除了通过UPS容量伸缩、匹配负载以实现更高的电气效率之外,模块式UPS设计还具备其他可显著改善可用性、灵活性以及总拥有成本的性质。

 

 

 

额外的经济优势

 

除直接降低功率消耗之外,效率的提高还有另外的好处。例如在美国,能源政策法案提供了针对提高商业楼宇能效的税务刺激措施。类似地,在强化资金补贴(ECA)方案之下,英国的公司可以无需承担第一个税务年度内在节能增效设备鉴定方面投入的100%的资金。在一些地区(包括美国的许多地区),电力公司通过旨在降低总体用电需求的需求方管理(DSM)计划,提供对采用高效率设计的刺激措施。在此类计划中,电力公司将对高效率的用户给予降低电价的优惠,或者对采用高效率技术的投资成本予以补贴。这些优势可以为明了电力问题的数据中心业主进一步降低总拥有成本

 

为了安心地指定高能效的UPS,所有UPS效率测量必须由不同厂商在类似的条件下进行,并由第三方试验机构进行管理和审核。劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory,LBNL)公布了一份关于UPS的报告,作为其“高性能高技术楼宇”项目的组成部分,该项目着力于提高数据中心以及洁净室和实验室的能源效率。在该报告中针对各种类型的UPS系统提出了一份能源效率和电源品质标识方案,以此作为鼓励使用高效率UPS的方式。

 

此外还有针对高效率设计的“绿色楼宇”认证,它将挑选出高效率的数据中心作为一项正在市场中赢得高度信赖的活动的成员。各企业正在认识到,“绿色”认证将是其营销信息传达中的企业超值奖励,这可以通过其降低运行成本而增加的效益来获得。企业、他们的客户(通过产品成本降低)和环境等各个方面都可以成为赢家。随着能源日益稀缺和昂贵,绿色认证将获得更多的市场认知和重要性评价。

 

 

 

结论

 

 

数据中心会消耗大量的电力,这一事实在很大程度上被市场和企业所忽视。随着总拥有成本成为关键决策因素,系统的效率将成为重要的区分因素。UPS技术在不断向更高的电气效率发展。需要记住的重要之处在于,成功的真正标准(假设可靠性标准得以保持)是所实现的实际效率,而非为了该目标所采用的内部技术的细节。可能会发明新的技术,改进旧的技术,但从用户的角度看,只有效率曲线才能说明问题,再结合设备的成本,方可提供可操作的信息。如果所有系统均同样可靠(多数情况确实如此),则理想的决定是采用可能的效率最高的系统。通过模块式设计帮助树立“绿色”企业的形象、提高灵活性并简化服务要求,这是进一步强化该决策正确性的额外收益。

 

 

为提高UPS效率,您可以做什么

 

▶在选择UPS系统时,将效率作为关键因素考虑,并从制造商处获得效率曲线。 

▶理解任何UPS在低负载下效率都较低的事实,由此确保制造商的效率数据作为负载的函数显示,而非仅仅是满载时的单一值。 

▶选择一种模块化UPS体系结构,使UPS容量的扩展可以与实际负载更接近地匹配,这将对效率有显著的影响。 

▶寻求您所在地区可以提供的需求端管理计划。 

▶研究您所在地区获得“绿色楼宇”认证的要求。

 

资源的稀缺使得大型UPS在不断向更高的电气效率方向发展。在本系列文章中,我们通过UPS效率曲线可以直观地认识到,可以通过技术、拓扑和模块化三个重要因素减少损耗以提增效益。

 

 

 往期推荐 

 

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)

三招提升大型UPS效率(下)

 

 

X