数据中心如何选择不间断电源

数字化转型热潮迫使越来越多的公司将其业务流程迁移到基于云的虚拟环境。因此，越来越多的数据中心正在建设中，用于提供云服务和满足各个组织的自身需求。数据中心的事故数量也在增加。这背后的三大原因包括多年来的电源问题。

根据 Uptime Institute 的 2020 年年度停电分析，2019 年的数据中心停电最常由 IT 服务 (31%)、数据网络 (30%) 和电源 (15%) 问题引起。而在前两种情况下，数据中心的功能可以快速恢复，供电系统的故障可能会导致不可预测的后果。

2021 年 3 月 9 日，一场大火吞没了斯特拉斯堡的 OVH 数据中心。整个晚上，一百多名消防员都在与大火搏斗，并取得了不同程度的成功。该事件导致 360 万个网络服务器无法使用，包括法国、英国、波兰和科特迪瓦的政府网站。这与勒索软件等主要网络威胁造成的损害相当。

在一段简短的视频中，OVH 创始人 Octave Klaba 透露，火灾是由前一天维修过的不间断电源引起的。消防员使用热成像仪对现场进行了探索，证实了这一信息。

到目前为止，没有人承诺评估 OVH 所遭受的损害，但当然，这不仅仅与金钱有关，因为声誉损失同样严重。

有必要将供电系统引起的数据中心严重故障的可能性降到最低。需要评估当前和未来对备用电源的需求，仔细考虑UPS的选择和位置，以及做其他事情。让我们来看看需要特别注意什么。

双重转换

当地的电力供应商并不总是能够为数据中心提供所需电压和频率的电力。这些属性可以在相当广泛的范围内浮动。参数的波动可能会导致灾难。因此，一个好的现代 UPS 必须能够在具有广泛电压和频率的输入参数下工作，同时为其负载提供可靠的保护。

双转换系统确保，无论输入电压如何浮动，输出都将与所需参数完全匹配。这是通过将输入交流电压转换为直流，然后再将其转换回具有理想输出特性的交流电压来实现的。这些设备通常被称为在线 UPS，因为它们永久保持与网络的连接，充当稳定器，并且可以在停电期间立即启用自主电源。

性能

不间断电源单元的性能取决于每个输入到输出电压转换级（整流器和逆变器）的效率。因此，仅考虑最终数字，该数字表征负载的净功率与 UPS 与负载一起消耗的总电量之间的差异。

对于 UPS 数据中心来说，97% 的效率被认为是极好的。这种效率通常是通过相当高的设备负载来实现的。尽管如此，数据中心的 UPS 通常以 50% 的负载运行，这会导致能效显着降低（高达 85%）。因此，当在远低于额定负载的情况下运行时，UPS 使用技术来提高效率非常重要。

例如，模块化UPS设备中的VMMS技术允许您通过增加支持负载所需的模块的负载以及将卸载的模块从操作中断开来提高效率。有些型号还支持经济型模式，在双转换模式仅在必要时自动激活的情况下，可将效率提高到99%。考虑到UPS的生命周期，即使价格高于普通型号，购买具有此功能的设备也是非常值得的。

模块化系统和热插拔功能

很少有数据中心开发项目的客户会投资额外的计算能力来满足预期的增长。经济角度意味着随着负载的增加逐渐提高数据中心的性能。这也适用于备用电源系统，其功能必须跟上其余的扩展过程。

模块化 UPS 将是正确的选择，因为它允许您随时以 50 kVA 的步长增加备份容量，只需添加所需数量的单元。一些用于数据中心的现代 UPS 型号经过设计，可以在热模式下对单个单元进行操作，而不会断开负载并影响关键 IT 系统的性能。

为了构建安全的容错不间断电源系统，根据 N+1、2N 或组合方案使用模块冗余。为了使这样的系统正常工作，其模块必须正确运行，同时彼此之间没有直接的有线通信。例如，在 HotSync 技术中实现了类似的原理

充电电池的种类

VRLA（阀控铅酸）长期以来一直是数据中心备份系统中使用最广泛的可充电电池类型。这些是密封的、阀控的铅酸电池，充满液体或凝胶电解质。任何现代 UPS 都支持这些设备，尽管在技术上，它们正逐渐过时。客户经常选择 VRLA，因为它成本低，普及率高。然而，运营成本的问题往往隐藏在幕后。对于 VRLA，由于这些电池的生命周期短且需要定期维护和测试，因此成本相当高。

数据中心越来越多地使用的第二种电池是锂离子电池。它们比铅类型贵得多，但它们的特性完全弥补了这一点。 VRLA 的能量密度为 15 – 50 W/kg，而锂离子类型的能量密度为 70 – 260 W/kg。换句话说，锂离子电池将比相同容量的铅酸电池轻 4-5 倍。通常在设计数据中心的过程中，您必须考虑建筑物楼板的最大负载，这种算法可以发挥作用。

此外，锂离子电池可承受 2 至 3 倍的充电循环次数（1000 次对 200 至 400 次）并且可以使用 10 至 15 年，这是铅酸电池的三倍。即使最初为了省钱，数据中心备用电源系统使用 VRLA 电池，您也可以考虑在下一个电池更换周期之前切换到更先进的解决方案。通过购买与铅电池和锂离子电池兼容的 UPS，可以最大限度地降低改造成本。

最后，我应该提到超级电容器，它也越来越多地用于数据中心 UPS。它们提供的自主加载时间通常不到一分钟，但这也可能足以将数据中心切换到备用电源通道或启动柴油发电机。

超级电容器可以使用长达 20 年。它们不需要任何维护，防火，并且可以在 1-2 分钟内充满电。此外，它们在 – 40 至 + 65 °C 的温度范围内保持完全运行，这将它们的应用范围扩展到其他类型的储能设备无法应对的任务。可悲的是，可以与超级电容器配合使用的 UPS 并不多。

结论

因此，让我列举一款优质UPS的特点：在运行时应使用双倍转换电压，容量应达到95%或更高，并可与不同类型的电池配合使用，以防将来升级。此外，模块化设计以及在不断开负载的情况下更换和添加单个模块的能力非常重要。最后，在选择时，制造商的声誉总是值得考虑的。毕竟，在铭牌上省钱也是非常昂贵的。

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