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让大型UPS系统更有效(一)

来源:《UPS与机房》2009年12月刊 作者:吴建华 更新时间:2010/1/20 10:56:17

摘要:电力效率正在成为在指定和选择大型UPS系统时的越来越重要的性能因素。有三个微妙的但却非常重要的因素,会大大影响公司经营UPS系统的成本,特别是电力账单。本文的附录提供关于UPS效率比较的深入讨论,这些比较是通过对各种情况进行调查而得出的。以下部分介绍制造商可以如何通过使用不同水平的设计来改进UPS效率。

  空载损失

在0%负载情况下,所有的输入功率都由UPS使用,因此称为“空载”损失。这也可以被称为其他名称,如:皮重、恒量、固定值、分流和并行。这些损失是独立的负荷,是由于给类似变压器、电容器、逻辑板和通讯卡这样的东西供电产生的。空载损失可以代表超过40%UPS的损失,而且,到目前为止,这是提高UPS效率的最大的机会。在附录中将详细讨论这方面的问题。

比例损失

随着越来越多的负载添加到UPS上,更大的功率必须被用于供电路径上的各组成部分。例如,晶体管的开关损耗,电容器和电感器的阻抗损失,所有损失都计算为比例损失。

平方律损失
  
随着越来越多的负载添加到不间断电源,通过电气元件的电流运行增加。这会导致在UPS中发生电流平方的损失,有时被称为“I-R2”的损失。以热的形式消散的电力损失与电流的平方成正比。在高负荷的UPS中,平方律损失成为重要的损失组成(1-4%)。

比较两个或两个以上的UPS的效率的实质,意味着只对它们的损失(图2中的红条)进行评估。一个效率曲线便可以告诉很多关于UPS的一些数字,包括量化的比例、无负载、和平方律在所有负荷水平时的损失。把相对于UPS负载百分比的这三种类型损失标注在图上,生成功率损耗图,类似图3。注意:在整个负载范围,空载损耗是如何保持不变的,而比例损失是如何随着越来越多的IT设备插入到UPS上,而沿斜坡上升的。

图3电力损失图      


  在指定UPS系统时,常见的错误

让那些指定UPS系统的人不再考虑一个又一个的UPS效率改进,这是一件很容易的事情。表2列出了各种原因,以及为什么他们是有缺陷的。

表2-解雇的UPS效率的原因 

原因
缺陷
 
发布的UPS效率几乎都是引用了100%负载下的效率,在这种条件下,最有利于导致不同的UPS的效率几乎完全相同。
引用的效率只应在UPS一天之内超过80%负载时考虑。否则,在低负荷时,效率应减少,此外,制造商通常不包括输入过滤器,它可以降低0.5-1%的效率。
当UPS是装载80%以上,UPS损失的电力成本与IT负荷的电力成本相比,是一个很小的比例。
虽然这是事实,但是在一个UPS与另一个UPS之间实际节约的美元数,仍然可以是非常大的数目。
用发布的UPS效率来计算在所有负载情况下的电力损失,造成类似的费用。
 
虽然在30%以上负荷时,效率看起来不变,但它还是略有下降,而且,在低于20-30%的负载水平时,效率会大大下降。此外,在效率上的一个很小的差异可以转换为一个比预期的更大的能源成本的差异。
成本计算执行是以每年的成本为基础的,这就造成了微小的成本
 
看似微小的费用,应该是每年的10倍。成本计算应以数据中心通常的10年的寿命为基础。
 

  
一个企业支付的是由市政电表测量的电力-这是任何设备技术规范的最终基准。这就是为什么厂商的效率曲线数据,应根据现实的客户安装为基准。此外,数据中心电源系统设计应包括整个电力传输对效率的影响,而不仅仅是UPS。一个例子是,除去输入滤波器可以提高UPS的测量效率。就其性质而言,UPS产生有害的、多余的谐波电流,这些电流增加了上游的线路和变压器的热损失,从而降低效率。UPS输入过滤器通过削弱交流电的谐波成分,减少这些负面影响。通过删除输入滤波器,以提高测量UPS的效率,制造商实际上已去除了热损失,并进一步去除上游相关的电力费用。最终,终端用户在不知情的情况下,支付了效率成本处罚,在满负荷时0.5至1个百分点。这是因为UPS的负荷通常在30%左右,这时,过滤器的安装损失更大。例如:在0.10元/千瓦小时,假定1兆瓦的UPS在30%负荷情况下,拥有最好的效率,效率为89%。如果增加一个过滤器,在该负载水平的效率下降3个百分点,那么,每年电费将从32481美元增加至42781美元,增加近32%。

也许指明UPS效率的最有效的方法是要求制造商提供一个UPS效率曲线,制造商需要完整地描述这个UPS在节能方面与另一个相比的好处。请注意,曲线应依据输入和输出功率的数据,可以通过使用简单的电子表格来完成,可以计算出从0%至100%负载之间的每一个点上的节省的能源量。重要的是,制造商的曲线是以配置为基础的,这个配置类似于需要被指定的东西。

本文的附录提供关于UPS效率比较的深入讨论,这些比较是通过对各种情况进行调查而得出的。以下部分介绍制造商可以如何通过使用不同水平的设计来改进UPS效率。

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