Get best of the week

مقارنة UPS الحديثة الدوارة والثابتة. وصلت UPSs حدها؟

يعد سوق صناعة تكنولوجيا المعلومات أكبر مستهلك لمصادر الطاقة غير المنقطعة (UPS) ، حيث يستخدم ما يقرب من 75 ٪ من جميع وحدات UPS المصنعة. تبلغ المبيعات العالمية السنوية لمعدات UPS لجميع أنواع مراكز البيانات ، بما في ذلك الشركات والمؤسسات التجارية والكبيرة جدًا ، 3 مليارات دولار. في الوقت نفسه ، تقترب الزيادة السنوية في مبيعات أجهزة UPS في مراكز البيانات من 10٪ ويبدو أن هذا ليس الحد الأقصى.

أصبحت مراكز البيانات أكبر وأكثر فأكثر ، وهذا بدوره يخلق تحديات جديدة للبنية التحتية لإمدادات الطاقة. في حين أن هناك نقاشًا طويلًا حول كيفية تفوق أجهزة UPS الثابتة على الأجهزة الديناميكية والعكس ، هناك شيء واحد يتفق عليه معظم المهندسين هو أنه كلما زادت الطاقة ، زادت ملاءمة الآلات الكهربائية للعمل معها: وهي المولدات تستخدم لتوليد الطاقة الكهربائية في محطات الطاقة.

تستخدم جميع وحدات UPS المولدات الديناميكية ، ولكن لها تصميمات مختلفة ، وبالتأكيد تختلف في الخصائص والخصائص. واحدة من هذه UPS شائعة إلى حد ما هي حل بمحرك ديزل متصل ميكانيكيًا - UPS دوارة بالديزل (DRIBP). ومع ذلك ، في عالم بناء مركز البيانات ، هناك منافسة حقيقية بين وحدات UPS الثابتة وتقنية UPS الديناميكية الأخرى - UPS UPS الدوارة ، وهي عبارة عن مزيج من آلة كهربائية تولد جهدًا جيبيًا لشكل طبيعي وإلكترونيات كهربائية. هذه UPS الدوارة في اتصال كهربائي مع أجهزة تخزين الطاقة ، والتي يمكن أن تكون إما بطاريات أو حذافات.

تعتبر التطورات الحديثة في تكنولوجيا التحكم والموثوقية والكفاءة وكثافة الطاقة ، بالإضافة إلى تقليل تكلفة وحدة طاقة UPS ، عوامل متأصلة ليس فقط في وحدات UPS الثابتة. تعد سلسلة Piller UB-V التي تم تقديمها مؤخرًا بديلاً جيدًا.

بعد ذلك ، نأخذ في الاعتبار بعض المعايير الرئيسية لتقييم واختيار نظام UPS لمركز بيانات كبير حديث في السياق الذي تبدو فيه التكنولوجيا أكثر تفضيلاً.

1. التكاليف الرأسمالية


صحيح أن UPSs الثابتة يمكن أن تقدم سعرًا أقل لكل 1 كيلو واط لأنظمة UPS الأصغر ، ولكن هذه الميزة تتبخر بسرعة عندما يتعلق الأمر بأنظمة الطاقة العالية. المفهوم المعياري ، الذي اضطر مصنعو أجهزة UPS الثابتة حتمًا إلى تطبيقه ، يدور حول الاتصال المتوازي لعدد كبير من وحدات UPS ذات القيمة الاسمية الصغيرة ، على سبيل المثال ، بحجم 250 كيلووات كما هو موضح في المثال أدناه. يتيح لك هذا النهج تحقيق القيمة المطلوبة لقوة الإخراج المحددة للنظام ، ولكن نظرًا لتعقيد العديد من العناصر المكررة ، فإنه يفقد 20-30 ٪ من ميزة السعر مقارنة بتكلفة الحل القائم على UPS الدوار. علاوة على ذلك ، حتى هذا الاتصال الموازي للوحدات لديه قيود على عدد الكتل في نظام UPS واحد ، وبعد ذلك يجب أن تكون الأنظمة المعيارية المتوازية نفسها متوازية ،مما يزيد من تكلفة الحل بسبب مفاتيح التحويل والكابلات الإضافية.

صورة

. 1. 48. UB-V .

2.


في السنوات الأخيرة ، أصبحت مراكز البيانات شركات ذات سلع سلعة بشكل متزايد ، بينما أصبحت الموثوقية أمرًا مسلمًا به بشكل متزايد. وفي هذا الصدد ، تتزايد المخاوف من أن يؤدي ذلك إلى مشكلات في المستقبل. بينما يسعى المشغلون لتحقيق أقصى قدر من التسامح مع الخطأ (عدد "9") ويفترض أن أفضل عيوب تقنية UPS الثابتة هي الأفضل للتغلب عليها بسبب قصر وقت الإصلاح (MTTR) بسبب القدرة على إجراء استبدال سريع و "ساخن" لوحدات UPS. لكن هذه الحجة يمكن أن تكون مدمرة للذات. كلما زاد عدد الوحدات المشاركة ، كلما زاد احتمال الفشل ، والأهم من ذلك ، كلما زاد خطر أن يؤدي هذا الفشل إلى فقدان الحمل في النظام العام. من الأفضل ألا يكون لديك خلل على الإطلاق.

يوضح الشكل التوضيحي لاعتماد عدد أعطال المعدات على قيمة MTBF أثناء التشغيل العادي. 1 والحسابات المقابلة.

صورة

تين. 1. اعتماد عدد حوادث المعدات على MTBF.

يتم وصف احتمال الفشل Q (t) للمعدات أثناء التشغيل العادي ، في القسم (II) من الرسم البياني لمنحنى الفشل العادي ، بشكل جيد إلى حد ما من خلال قانون التوزيع الأسي للمتغيرات العشوائية Q (t) = e- (λx t) ، حيث λ = 1 / MTBF هي الشدة الفشل ، و t هو وقت التشغيل بالساعات. وفقًا لذلك ، بعد مرور الوقت t ، في الحالة الخالية من المتاعب ، ستكون هناك إعدادات N (t) من العدد الأولي لجميع الإعدادات N (0): N (t) = Q (t) * N (0).

متوسط ​​MTBF لأجهزة UPS الثابتة هو 200،000 ساعة ، و MTBF لأجهزة UPS الدوارة من سلسلة UB-V Piller هي 1،300،000 ساعة. يظهر الحساب أن أكثر من 10 سنوات من التشغيل ستكون 36 ٪ من وحدات UPS الثابتة في حادث ، و 7 ٪ فقط من UPSs الدوارة. نظرًا للكميات المختلفة لمعدات UPS (الجدول 1) ، فإن هذا يعني 86 فشلًا من أصل 240 وحدة UPS ثابتة و 2 فشل من أصل 20 وحدة UPS UPS دوارة في نفس مركز البيانات مع حمل تكنولوجيا معلومات مفيد يبلغ 48 ميجاوات على مدار 10 سنوات من التشغيل.

تؤكد تجربة تشغيل وحدات UPS الثابتة في مراكز البيانات في روسيا والعالم موثوقية الحسابات استنادًا إلى إحصائيات الأعطال والإصلاحات المتاحة من مصادر مفتوحة.

تستخدم جميع أجهزة UPS الدوارة Piller ، ولا سيما سلسلة UB-V ، آلة كهربائية لتوليد موجة جيبية نقية ولا تستخدم مكثفات الطاقة والترانزستورات IGBT ، والتي غالبًا ما تسبب فشلًا في جميع وحدات UPS الثابتة. علاوة على ذلك ، فإن UPS الثابت هو جزء معقد من نظام تزويد الطاقة. التعقيد يقلل من الموثوقية. تحتوي وحدات UPS UB-V الدوارة على مكونات أقل وتصميم نظام أكثر قوة (مولد المحرك) ، مما يزيد من الموثوقية.

3. كفاءة الطاقة


تتمتع وحدات UPS الثابتة الحديثة بكفاءة أفضل في استخدام الطاقة عبر الإنترنت (أو الوضع "العادي") من سابقاتها. كقاعدة ، مع ذروة قيم الكفاءة عند مستوى 96.3٪. غالبًا ما يتم إعطاء أرقام أعلى ، ولكن هذا لا يمكن تحقيقه إلا عندما تعمل UPS الثابتة عن طريق التبديل بين الأوضاع عبر الإنترنت والبديل (على سبيل المثال ، وضع ECO). ومع ذلك ، عند استخدام وضع توفير الطاقة البديل ، يعمل الحمل من شبكة خارجية دون أي حماية. لهذا السبب ، في معظم مراكز البيانات ، في معظم الحالات ، يتم استخدام وضع الاتصال فقط.

لا تغير سلسلة Piller UB-V من وحدات UPS الدوارة أثناء التشغيل العادي ، مع ضمان الكفاءة حتى 98٪ عبر الإنترنت للحصول على مستوى تحميل 100٪ و 97٪ لتحميل 50٪.

هذا الاختلاف في كفاءة الطاقة يجعل من الممكن الحصول على وفورات كبيرة في الكهرباء أثناء التشغيل (الجدول 2).

صورة

التبويب. 2. توفير تكاليف الطاقة في مركز البيانات حمولة 48 ميجاوات من تقنية المعلومات.

4. احتلال الفضاء


أصبحت وحدات UPS الثابتة للأغراض العامة أكثر إحكامًا مع الانتقال إلى تقنية IGBT واستبعاد المحولات. ومع ذلك ، حتى مع مراعاة هذا الظرف ، فإن UPS الدوار لسلسلة UB-V تعطي مكسبًا بنسبة 20 ٪ أو أكثر من حيث المساحة المشغولة لكل وحدة طاقة. يمكن استخدام وفورات المساحة الناتجة لزيادة سعة مركز الطاقة ، ولزيادة المساحة "البيضاء" المفيدة والمفيدة للمبنى لاستيعاب خوادم إضافية.

صورة

تين. 2. مكان مأهول UPS 2 ميغاواط من التقنيات المختلفة. المنشآت الحجم الحقيقي.

5. التوفر


أحد المؤشرات الرئيسية لمركز بيانات جيد التصميم والبناء والتشغيل هو تحمله العالي للخطأ. على الرغم من أن وقت التشغيل بنسبة 100٪ هو هدف دائمًا ، تشير التقارير إلى أن أكثر من 30٪ من مراكز البيانات في العالم تعاني من انقطاع واحد غير مخطط له على الأقل سنويًا. سبب الكثير منها أخطاء بشرية ، لكن البنية التحتية للطاقة تلعب أيضًا دورًا مهمًا. تستخدم سلسلة UB-V التقنية التي أثبتت كفاءتها من UPS الدوارة في تصميم أحادي الكتلة لسنوات ، وموثوقيتها أعلى بكثير من جميع التقنيات الأخرى. علاوة على ذلك ، بالنسبة لـ UB-V UPS نفسها في مراكز البيانات ذات بيئة يتم التحكم فيها بشكل صحيح ، لا يلزم إيقاف تشغيلها السنوي لإجراء الصيانة.

6. المرونة


غالبًا ما يتم تحديث أنظمة تكنولوجيا المعلومات لمراكز البيانات وتحديثها في غضون 3-5 سنوات. لذلك ، يجب أن تكون البنية التحتية لأنظمة إمدادات الطاقة والتبريد عالمية بما يكفي لتلبية ذلك ولديها منظور مستقبلي كافٍ. يمكن تكوين كل من UPS الثابت التقليدي و UB-V UPS بطرق مختلفة.

ومع ذلك ، فإن تكوين الحلول القائمة على هذا الأخير هو أوسع ، وبصفة عامة ، نظرًا لأن هذا خارج نطاق هذه المقالة ، فإنه يسمح للمرء أن يكون قادرًا على تنفيذ أنظمة إمدادات الطاقة غير المنقطعة بجهد متوسط ​​من 6-30 كيلو فولت ، للعمل على الشبكات ذات مصادر توليد الطاقة المتجددة والبديلة ، لبناء أنظمة موثوق بها وفعالة من حيث التكلفة مع ناقل متوازي معزول (ناقل IP) ، يتوافق مع مستوى واجهة مستخدم المستوى الرابع في التكوين N + 1.

في الختام ، يمكن إجراء عدة استنتاجات. كلما زاد عدد مراكز البيانات ، أصبح من الصعب تحسينها عندما يكون من الضروري مراقبة المؤشرات الاقتصادية وجوانب الموثوقية والسمعة وتقليل التأثير البيئي في نفس الوقت. تم استخدام وحدات UPS الثابتة في المستقبل في مراكز البيانات. ومع ذلك ، لا جدال في أن هناك بدائل للنهج القائمة في مجال أنظمة الإمداد بالطاقة ، والتي لها مزايا كبيرة على "الإحصائيات القديمة الجيدة".

More articles:


All Articles