如何增加被忽视的UPS下游的电力效率

　　增加UPS下游的电力效率在过去几乎被忽略了，但在今天得到了更多的重视。随着重点放在改善PUE(或其倒数DCiE)上，产业界认识到，UPS下游的效率与UPS本身及UPS上游的效率是一样重要的。请记住，UPS的下游每损失1%，就会使PUE增加1.2%至3%。

　　所以，我们如何提高UPS下游的效率?我们将集中在三个关键的提供机会的领域：电力分配结构、变压器和电压。

　　电力分配结构

　　您应该尽可能除去UPS下游的配电板(PDU)和远程供电源面板(RPP)上的静态总线转换开关(STS或SBTS)。除了一些固有的电力损失，STS会增加成本，减少使用面积，降低可用性(如果它们成为故障单点)，及增加运营的复杂性。如果STS是必要的，它们应该被安装在电脑机柜及机柜中的供电设备上。

　　在级别Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的设施中，你应该考虑冗余PDU(从效果上考虑，2N或系统+系统分配)是否有意义。一般情况下，PDU变压器的效率随负荷的增加而增加，因此两个PDU共同分担一个负荷，它们的效率将低于承受相同负载的一个PDU的效率。另外，单核服务器比双核服务器的电能效率更高。

　　只有两个关于UPS结构的想法。如果2N或系统+系统的结构是需要的，你应该考虑3N/2或4N/3结构作为候补。假设的临界负荷是2000kW，一个2N的装配需要两个UPS系统，每个容量为2000kW。在一个3N/2的装配中，您需要三个UPS系统，每个容量为1000kW。3N/2装配的优势如下：

　　1、初始成本较低，因为您购买的是总容量为3000kW的UPS，而不是2N装配中要求的4000kW的容量。

　　2、更有效地运转，因为每个3N/2系统与每个2N系统相比，3N/2系统在一个较高的百分比率上运行。满载时，每个3N/2系统将在额定值的67%上运行，而2N系统将在额定值的50%上运行。

　　与2N系统相比，3N/2或4N/3系统的缺点是需要更多地注意负荷管理。

　　第二个关于UPS结构的想法是：考虑对于项目来说，冗余模块在UPS系统中是否有意义。冗余模块增加初始成本和运营成本。成本增加的重要组成部分是冗余模块降低运行效率。

　　变压器

　　UPS下游的变压器通常装载在PDU上。你应该明白，每一次我们变换电压，在这一过程中，我们失去了1.5%-3%的能量。在可能的情况下，除去变压器是一个提高能源效率的好技术。

　　如果您需要变压器，考虑使用较少的大型变压器，而不是较小型的变压器。一个较大容量的变压器通常比较小容量的变压器更有效率。因此，有必要指定一个较小数目且较大容量的变压器，而不是相反。例如，能源之星(Energy Star®)的75kVA的变压器最低效率是98%，300kVA的变压器最低效率是98.6%的。

　　您应该指定变压器在其计划正常工作负荷时的效率。考虑一个普通的级别Ⅱ的装配，每一个变压器可在高达90%的额定值上运行：峰值效率应规定在50%-90%的额定值。相反，对于一个级别Ⅳ的装配，峰值变压器效率应达到20%-45%的额定值。

　　电压思考

　　现在，大多数计算机电源的额定值是100-240伏特，因此他们不关心输入电压是120伏、208伏还是230伏。同样，他们也不关心输入频率是50Hz还是60Hz。

　　在传统的美国设计中，UPS供给下游的变压器480伏特，变压器减少电压至208伏，分配给计算机设备。一个30安培、208伏、3极、4线分支电路可提供约8kW的负荷。

　　400Y230伏的分配在世界上美国以外的许多地区是标准的。计算机设备供电在230伏(线到中点的电压)。一个30安培、400Y230伏、3极、4线分支电路可提供约15kW的负载，大约是传统208Y120伏特系统可以提供的两倍。所以，在美国的做法中，很少有UPS下游的变压器，获得1.5%-3%的效率。

　　在美国的480伏配电系统中，应用400Y230伏特，您可以有一个大的，非常有效的UPS上游的变压器，除去UPS下游的PDU变压器。上游变压器的成本和能量损失明显低于下游变压器。

　　在美国的中压配电系统中，应用400Y230伏特是比较简单的事情。您只需规定变电站变压器二次电压值为400Y230伏特。这个变电所变压器在400Y230伏特时，应该与一个大小相同的480伏变压器一样有效。您可以指定一个较大容量的UPS，因为你正在运行的UPS是400Y230伏特，而不是480伏，但你已经去除了UPS下游的PDU变压器，提高了效率。概括地说，相对于增加配线费用，你是平衡地减少变压器的损失和分支电路配线成本。

　　以下是预测未来，我们正在讨论400Y230伏特的配电。一旦计算机电源制造商增加可接受的输入电压，由240伏特至277伏特，所有400Y230伏特配电的优势在美国就消失了。在那个时候，480Y277伏特的标准将是新的数据中心的UPS输出电压和配电电压。一个30安培、480Y277伏、3相、4线分支电路将提供18kW，这是一个类似大小的400Y230伏电路能力的1.2倍，是一个类似大小的208Y120伏电路能力的2.3倍。

　　另一个电压考虑是使用575伏，而不是480伏特给大部分低压配电。575伏特在加拿大是一种常见的电压，但在美国不是。现在，发现这个电压值越来越多地使用在美国的大型数据中心，因为它可以提供经济的初始成本和运营开支。

　　初始成本可以降低，因为相同大小的导体，母线或断路器在575伏时比在480伏时，可多携带20%的电源电压。例如，一个3750kVA的变电站在575伏特时，可以有4000安培的二级母线，而在480伏特时，它要求一个5000安培的母线。

　　运营成本会降低，因为降低了导体损失。

　　我对575伏特的预测是，一旦277伏特的计算机电源供应到位，575伏特将令人痛心地失宠。电脑电源制造商告诉我，他们没有希望增加可接受的输入电压到347伏特(在575伏特系统中线到中点的电压)。因此，575伏特分配给大部分低电压电源，然后转化到480伏特给UPS，这样做是没有意义的。

　　总之，我们已经讨论了三个现成的工具，来提高UPS下游的电力效率。把它们放在手边，并利用它们来降低运营成本和提高效率。