UPS电源用更少消耗换取更高供电效率

　　随着IT技术的发展，特别是云计算的兴起，做为基础物理设施的供电系统，其设计理念和配置方法也在发生着明显的变化。国外一系列的数据中心建设案例呈现出这样的特点，即提高系统的可靠性、更高的供电效率以及日益缩短的后备时间。可以说UPS电源正在扮演一个更加纯粹的“守护者”的角色用更少的消耗换取更高的可靠性，这首先是数据中心大型化集约化发展的需要，同时也是时代对于数据中心建设绿色环保节能提出的新要求。

　　更高的供电效率

　　随着云计算的蓬勃发展,数据中心能耗的不断增加已越来越受到业界人士的关注。2006年，美国数据中心的总耗电量约为610亿千瓦时，总电力成本约为45亿美金;而2011年，美国数据中心的总耗电量已超过1000亿千瓦时，总电力成本高达74亿美金。数据中心的成本、效率和可持续性受到了严峻挑战。随着数据中心耗电量急剧上升，“数据中心节能”成为未来数据中心建设的发展趋势。UPS在数据中心中耗电量为18%，然而，由于UPS系统需要7x24小时在线运行，所以提高UPS供电效率可以带来直接的电力节省。哪怕是些许的效率提升，每年也会节省大量的电费开支。影响UPS系统效率的两个因素为：UPS系统自身的拓扑结构和决定UPS负载因数的数据中心电源及配电的设计。

　　UPS系统本身的设计结构很大程度上决定了效率。目前市面上UPS主要有两种结构—在线互动式和在线双转换式。

　　在线互动式UPS将整流器和逆变器与市电输入并联。这种设计使得在线互动式UPS可以对市电(过压或欠压)进行补偿;同时通过相应的电路，对谐波、瞬态波动和其他电力质量问题进行调节。当市电不可用或超出设定范围，在线互动式UPS通过静态开关将负载与市电隔离，同时切换到电池或飞轮等储能装置给负载供电。

　　在线双转换式UPS系统双变换式UPS系统将负载与市电完全隔离。在任何时刻都对负载提供100%调整过的交流电。由于双变换式UPS工作时对市电能量进行两次变换–第一次是交流到直流，然后再是直流到交流，也因此得名“双变换式UPS”。正常运行状态下，即使市电没有电力干扰，双转换UPS系统也会一直给负载提供处理过的交流信号。

　　使用双转换UPS，电源要从交流整流到直流，再从直流逆变到交流，才能确保输出端完整的正弦波及频率保护功能，以及保护负载免受七种电力干扰的影响。这个方法既超出了现代IT设备的电源需求，又消耗了大量的能源。

　　比较而言，在线互动式UPS设计更简单，在主电力通路上的器件更少，从而在保护负载的同时获得更高的供电效率。由此可见，采用飞轮储能UPS系统可以有效降低能耗已经成为一个不争的事实。

　　ActivePower提供飞轮UPS即采用在线互动式设计，可以达到与在线双变换式UPS相同的电力输出质量，主要是采用了高速微处理器，可以在一个20ms周波内对市电采样400次，快速对电源的瞬态问题作出响应。而飞轮储能装置对负载的输入电路设计几乎和在线双变换式UPS相同。除了通过UPS架构对电能节省外，飞轮储能系统相比蓄电池对环境条件(温/湿度)要求更低，另外，飞轮储能系统占地面积只有蓄电池1/4，大大降低了对制冷量和制冷空间的要求，从而进一步节省电能。以一个15000平方英尺的数据中心为例，按每平方英尺的IT设备运行功率为50W计算，每年需要消耗电能6.9兆瓦时(MWh)。如果UPS电源系统在效率上提高5%，每年可降低384,000千瓦时(kWh)的电能消耗，或大约节省3.8万美元的电费开支(按0.10美元/千瓦时计算)，另外还可大量减少在冷却负载方面的节省。