模块化UPS面临诸多难题 成本远高于普通产品

　　价格问题

　　单纯从产品的价格上看，单台模块化UPS的价格大约比传统UPS高30%。在企业IT预算日益紧缩的今天，高价格会不会是阻碍模块化UPS快速普及的一个重要原因?

　　科士达开发与工程二部 陈永华

　　模块化UPS要解决N+X并联冗余、热插拔、高效率、高功率密度等技术难题，这导致厂家的研发和生产成本较高。因此，模块化UPS的售价比传统UPS稍高。但是，由于模块UPS的效率高，功率密度高，扩容与维修方便，其后续的使用成本会比较低，这主要体现在四方面：第一，模块化UPS易于扩容，后续扩容只需购买所需的电源模块即可，没有线路改造等成本;第二，模块化UPS的功率密度高，可有效节省占地空间;第三，模块化UPS的效率高，可以节能;第四，模块化UPS的停机检修时间为零，减少了维护成本。

　　中达电通UPS产品开发处总监 陈冰

　　模块化UPS都是冗余系统，例如台达HIFT容错UPS可由5个20kVA的模块组成80kVA N+1系统，其可靠性和可用性远高于80kVA单机UPS。如果用单机UPS组成同样性能的系统，那么需要用两台80kVA单机组成1+1冗余系统，或者用40kVA的单机组成2+1系统，还可以采用20kVA的单机组成4+1系统。但是不管采用哪种单机UPS的组合方式，把单机设备的价格和后备冗余系统的价格加起来，其总体价格并不比模块化UPS便宜。

　　施耐德电气IT事业部

　　大中国区产品经理 于颖

　　用户习惯比较单个产品的售价，但是将传统UPS与模块化UPS放在一起比较并不公平。例如，模块化UPS具有N+X的冗余性，而传统UPS要实现冗余性，至少需要两台以上的设备才行。对于IT预算十分有限的用户来说，模块化UPS无疑是一个好的选择。

　　GA(中国)产品经理 赵如灼

　　总体拥有成本分为设备购置成本(CAPEX)和全生命周期运维成本(OPEX)两部分。从CAPEX上看，在相同功率的情况下，模块化UPS的价格介于单台传统UPS和1+1配置的两台传统UPS之间。但是，模块化UPS只要增加少量冗余模块，即增加X/(N+X)的成本，就可达到传统UPS在1+1配置时的高可靠性和冗余性。从OPEX上看，模块化UPS的成本优势更加明显。

　　伊顿电气电能质量控制业务

　　北亚区产品经理 刘光勇

　　伊顿的一个客户在新建一个信息中心机房时，原计划初期采用两台40kVA的塔式UPS，组成1+1并联供电系统，待负载增加时，再增加一台40kVA的塔式UPS，构成2+1的并联供电系统。当时，伊顿曾建议客户采用模块化UPS。客户认为，模块化UPS虽好，但是价格太贵。当塔式UPS的方案完成时，用户才发现，机房根本放不下相关的电池和配电柜，只能换用模块化UPS。按照伊顿设计的模块化UPS方案，客户的机房不仅能放下所有的设备，而且机房看起来非常整洁、美观。让用户意想不到的是，模块化UPS方案和塔式UPS方案的价格相差无几。

　　维修问题

　　UPS的维护问题不容忽视。传统UPS出现故障后，不仅需要专业维修人员上门修理，而且需要停机等待很长时间，这对于必须保证业务连续性的用户来说是一个十分棘手的问题。按照模块化UPS厂商的说法，模块化UPS的维修时间为零，实际情况真是如此吗?

　　厦门科华恒盛股份有限公司产品线总监 林金水

　　模块化UPS最大的优势在于，可以进行现场维护。维护人员不仅可以在现场十分容易地进行故障判断，而且可以进行模块的在线更换，修复速度非常快。

　　要想充分发挥模块化UPS快速维护的优势，厂商需要做到以下几点：第一，厂家的服务网点覆盖面广，备件齐全，否则当故障出现时，再从厂家或者进口品牌代理点临时发货，其维修周期将变长，体现不出模块化UPS易维护的优势;第二，在保修期过后，更换模块的维修方式对用户的经济承受能力要求较高;第三，维护人员应具有相当高的技术水平。

　　中达电通UPS产品开发处总监 陈冰

　　以前客户使用UPS，更多地是为在市电断电时，UPS能够提供一段延时，让用户完成数据的保存工作。但是现在，客户购买UPS，更多地是为保证系统的连续性。这是一个很大的变化。众所周知，作为电力电子设备的一种，即使UPS再可靠，也不可能永远不坏。UPS一旦出现故障，客户的系统就无法连续工作。既然UPS也会出现故障，那么有没有一种系统可以在UPS出现故障时仍能继续供电，并且可以快速修复故障呢?这就涉及到UPS的可用性问题。

　　如今，越来越多的客户开始关注UPS的可用性。可用性是传统UPS和模块化UPS之间最大的差别所在。传统UPS一旦出现问题，客户需要报修，厂家的工程师首先要进行故障判断，然后再上门进行现场维修。在这个过程中，有很多不可控的因素会导致UPS的修复周期延长，比如堵车或工程师带错备件等。

　　模块化UPS本身就是冗余系统。当一个模块出现故障时，用户可以在系统不断电的情况下快速进行热插拔，对系统进行修复，之后将损坏的模块返回厂家维修即可。模块化UPS的修复过程和修复时间是可控的。

　　伊顿电气电能质量控制业务

　　北亚区产品经理 刘光勇

　　当传统UPS出现问题时，专业客服人员首先要对UPS的故障进行判断，然后需要借助专业的设备进行维修。这样不仅需要用户等待较长的时间，而且万一用户和客服人员之间的沟通出现偏差，导致客服人员没有携带正确的专业设备和替换备件，很可能造成二次维修。当然，对于拥有密集服务网络和大量专业客服工程师的厂家来说，出现这种情况的可能性较小。相比较而言，模块化UPS的维修比较简单。用户自己就可以在线用新模块替换故障模块。在维修过程中，用户的负载始终处于UPS的保护之下，没有断电的风险。

　　伊顿在西藏有个大型的金融行业客户。该客户采购了10多套伊顿ARRAY系列模块化UPS产品。该客户经过多次研究论证，最终选择模块化UPS，主要是考虑到西藏地域广阔，交通不便，万一UPS出现异常，维修是一个很大的难题。伊顿为该客户提供了几个UPS模块作为备件，同时对用户的管理员进行了一些简单的模块更换培训。这样一来，当模块化UPS出现异常时，用户自己就可以对故障进行处理，十分方便

　节能问题

　　 电源产品更要追求绿色环保。有人说，模块化UPS天生就是绿色环保的产品。事实果真如此吗?

　　中国电源学会理事 王其英

　　对于UPS来说，模块化结构绝大多数都是高频化结构，其工作频率高于20kHz，超出人耳的听觉范围。因此，模块化UPS在运行时是安静的。但是，工频机的变压器和电抗器的声音常常令人心烦意乱。

　　因为高频化模块UPS的输入功率因数都在0.99以上，对电网而言几乎是线性负载，所以基本不会破坏市电电网电压的正弦波形，谐波含量小于5%。400kVA以下的单机工频UPS通常采用6脉冲整流，输入功率因数约为0.8，谐波含量达30%，尤其是5次和7次谐波能量较大，会干扰用电设备。

　　施耐德电气IT事业部

　　大中国区产品经理 于颖

　　用户首先要搞清绿色数据中心的概念。绿色数据中心涉及两个方面的问题：一是整体设计的科学合理和设备的节能环保，通过科学的机房设计和优化，形成动力环境的最优化配置，在保障机房设备稳定运行的同时节省能耗;二是在保证业务安全运营和可扩展性的同时，合理规划数据中心的使用寿命，争取达到总体拥有成本最小化。从以上两点可以看出，绿色数据中心是一个复杂的系统，除相关设备以外，还涉及设计、规划和管理等多个方面的问题。

　　GA(中国)产品经理 赵如灼

　　得益于数字技术及成熟的电力电子器件技术，模块化UPS是真正的绿色环保产品：首先，模块化UPS的功率因数约为1，输入谐波小于3%，因此减少了对电网的污染，同时减轻了前级输入变压器、发电机及输电线缆的负担;其次，模块化UPS的整机效率达到96%，大大降低了电力损耗，同时降低了整机的散热量及噪音输出;最后，模块化UPS的停机时间为零，具有纯净的电源输出和很强的负载适应能力，使得负载运行的可靠性大幅提高。

　　中达电通UPS产品开发处总监 陈冰

　　大部分模块化UPS采用的都是无变压器的设计和IGBT整流。相比传统的采用可控硅整流技术的UPS，模块化UPS的整机效率有很大幅度的提升。以台达HIFT UPS为例，当负载为15%时，HIFT UPS的整机效率可以超过90%;当负载为27%时，HIFT UPS的整机效率超过94%。HIFT UPS是绿色环保型UPS。HIFT UPS采用无铅生产工艺，产品包装可以回收。

　　伊顿电气电能质量控制业务

　　北亚区产品经理 刘光勇

　　模块化UPS天生就是绿色环保产品。模块化UPS可以实现多模块并联冗余以及在线热更换。模块化UPS系统摒弃了传统的模拟控制技术，转而采用运算能力更高、功能更强的数字信号处理技术。采用数字信号处理技术不仅能够提升系统的可靠性，而且可以减少模拟回路电子元件的使用。凭借强大的数字运算处理能力，再加上IGBT高频逆变技术和主动功率因数校正技术，在不借助外加滤波器的情况下，模块化UPS的输入功率因数可以超过0.99，输入电流谐波可以控制在5%以内。

　　可靠性问题

　　模块化UPS刚兴起时，因为技术不成熟，产品的故障率比较高。对于模块化UPS的可靠性，有人提出这样的观点：原来一台UPS是一套电路，现在模块化UPS变成数套电路，多一个环节就多一个故障点，所以N+X模块化结构的可靠性不会很高。

　　施耐德电气IT事业部

　　大中国区产品经理 于颖

　　可靠性是指在规定环境条件下和规定的时间内，系统完成规定功能的能力。此定义既适用于一个系统，也适用于一台设备，通常用平均无故障时间(MTBF)来表示。可用性指在使用过程中(尤其在不间断连续使用的情况下)，系统可以正常使用的时间与总时间之比。

　　现在，衡量供电系统更多使用的是可用性指标。在单UPS供电系统中，模块化UPS由于具有N+X冗余性，其可用性能达到99.93%。在单UPS供电系统中，传统UPS的可用性为99.92%，如果采用双机系统，可用性能提高到99.93%。在双总线系统中，采用传统UPS构建2N系统，其可用性能达到99.9994%，而由模块化UPS构建的2(N+1)系统的可用性高达99.99997%。

　　由此可见，传统UPS与模块化UPS在可用性方面的差别不是很大，究竟采用哪种产品，主要取决于整体机房设计、应用关键性和投资预算等因素。

　　GA(中国)产品经理 赵如灼

　　可用性=平均故障间隔时间/(平均故障间隔时间+平均故障恢复时间)。一般而言，单一UPS模块比单一传统UPS主机的可靠性略低或基本相当。由单一系统模块化UPS构建的N+1系统的可靠性也略低于传统UPS的1+1系统(冗余度都是100%)。但是，模块化UPS可以轻易组成N+2～N+X系统，最多可以实现N次冗余，因此可靠性能成倍增加，而成本增加却不多。由模块化UPS组成的N+X系统，当X大于2时，理论上平均故障恢复时间为零，其可用性大大高于由传统UPS构成的1+1系统。

　　中达电通UPS产品开发处总监 陈冰

　　模块化UPS无论是可靠性还是可用性，都高于传统的UPS。

　　很多人认为模块化UPS的可靠性不如传统UPS，可能是从模块损坏率这方面考虑的。模块化UPS的单个模块的可靠性级别与单机UPS是相同的。因为模块化UPS的模块数量比单机UPS多，所以模块化UPS的模块故障率比单机UPS高。

　　从系统架构上考虑，因为模块化UPS是多个模块并联运行，中间节点增加，所以有些人会认为，节点多就意味着不可控的因素增多，模块化UPS的可靠性就差。在整个供电系统中，节点越多可靠性确实越差。但是，用户必须分辨一下，这些节点是串联的还是并联的。如果一个系统的所有节点都是串联的，那么节点越多，可靠性肯定越差;如果所有节点是并联的，并联的节点只作为冗余备份，那么节点多并不一定意味着系统的可靠性差，相反可靠性会更好。

　　科士达开发与工程二部 陈永华

　　模块化UPS虽然具有热插拔、功率密度高等优点，但这些优点也带来了一些问题。以热插拔功能为例，目前热插拔连接方式的可靠性比传统连接方式稍差。如果模块化UPS与传统UPS在其他方面的可靠性没有差别，那么增加热插拔功能，会降低模块化UPS的可靠性。但是，从并机系统的角度来看，如果增加对热插拔的保护，实现故障的隔离，热插拔的方式就不会导致单点故障，也不会影响到并机系统的可用性。

　　功率问题

　　传统UPS的功率可以达到1000kVA甚至更高，而模块化UPS受限于单个模块的功率，在功率水平上与传统UPS存在一定差距。因此，在一些需要大功率、高可靠的UPS的应用场合，模块化UPS的普及率远远不及传统UPS。

　　施耐德电气IT事业部

　　大中国区产品经理 于颖

　　从功率水平的角度看，传统UPS和模块化UPS没有区别，更谈不上孰优孰劣。施耐德电气推出的单个模块25kW的模块化UPS， 可扩展到500kW，通过4台并机，功率最高可达2MW。施耐德电气还有单个模块200kW的UPS，功率最高可扩展至1600kW，可实现8台并机。

　　对于一些需要大功率UPS的应用场合，模块化UPS完全可以满足用户的需求，不仅能节省空间，降低安装和运输成本，而且扩展灵活，维修方便，高效节能。

　　GA(中国)产品经理 赵如灼

　　模块化UPS的关键技术是模块并联后的同步和均流技术。如今，更高功率的单一模块逐渐成为主流。几十个功率模块并联应用，完全可以达到传统UPS的功率输出水平。

　　目前，GA单机架模块UPS的输出功率可以达到250kW，4台并联可以达到1000kW输出功率。在国内，GA已经有三四十个模块并联应用的成功案例。

　　艾默生网络能源

　　面向国内较早应用模块化UPS的通信、金融、能源、IT等领域的用户，艾默生网络能源推出了整机效率高达97%、支持N+1多机并机运行(多至6台)、单机容量80kVA～800kVA的大型UPS系统。

　　艾默生网络能源的大功率模块化UPS在可靠性、稳定性、可用性、扩容能力和智能化方面表现优异。

　　为满足下一代数据中心的应用要求，艾默生网络能源陆续推出Hipulse-U系列、Hipulse-NXL系列等新一代大型UPS产品。这些产品应用业界最新的DSP数控技术，稳定性更高，输出功率因数达到0.9，带载能力更强。

　　伊顿电气电能质量控制业务

　　北亚区产品经理 刘光勇

　　目前，模块化UPS仍以中小功率为主，但是随着模块容量不断增加，逐渐出现了中大功率的模块化UPS。在一些大功率UPS的应用场合，负载的重要性更高，相对来说，用户在选择UPS时会更保守。

　　但是，随着模块化UPS的应用越来越广泛，用户对模块化产品的认可度会越来越高。比如，电信行业用户对大功率模块化UPS产品持欢迎的态度。这必将促进UPS厂商加速研发大功率模块化UPS。

　　科士达开发与工程二部 陈永华

　　模块化UPS的安装方式决定了单个模块的功率不会太大。从功率水平的角度看，这无疑是模块化UPS的短板。模块化UPS的出现为用户提供了一种新的供电方案设计思路——区域供电，即将供电场所划分成不同的区域，按不同的区域配置不同的供电系统。

　　在某些应用场合，如果用户对单机容量有要求，模块化UPS可能不太适合。但是采用N+X的方案，模块化UPS还是具有一定优势的，再辅以区域供电的方案，完全能够满足大功率应用的需求。

 

　　在策划本次专题之前，我们在网上进行了一次模块化UPS的使用情况调查。调查结果让我们感到有些意外，只有11.1%的受访者已采用了模块化UPS，高达55.6的受访者表示，在短期内不会考虑采用模块化UPS。

　　模块化UPS的优点很多，如高可用、绿色环保等。但模块化UPS进入中国市场已有五六年时间，仍无法成为应用的主流，其中原因是什么呢?