在策劃本次專題之前,我們在網(wǎng)上進(jìn)行了一次模塊化UPS的使用情況調(diào)查。調(diào)查結(jié)果讓我們感到有些意外,只有11.1%的受訪者已采用了模塊化UPS,高達(dá)55.6的受訪者表示,在短期內(nèi)不會考慮采用模塊化UPS。
模塊化UPS的優(yōu)點(diǎn)很多,如高可用、綠色環(huán)保等。但模塊化UPS進(jìn)入中國市場已有五六年時(shí)間,仍無法成為應(yīng)用的主流,其中原因是什么呢?
價(jià)格問題
單純從產(chǎn)品的價(jià)格上看,單臺模塊化UPS的價(jià)格大約比傳統(tǒng)UPS高30%。在企業(yè)IT預(yù)算日益緊縮的今天,高價(jià)格會不會是阻礙模塊化UPS快速普及的一個(gè)重要原因?
科士達(dá)開發(fā)與工程二部 陳永華
模塊化UPS要解決N+X并聯(lián)冗余、熱插拔、高效率、高功率密度等技術(shù)難題,這導(dǎo)致廠家的研發(fā)和生產(chǎn)成本較高。因此,模塊化UPS的售價(jià)比傳統(tǒng)UPS稍高。但是,由于模塊UPS的效率高,功率密度高,擴(kuò)容與維修方便,其后續(xù)的使用成本會比較低,這主要體現(xiàn)在四方面:第一,模塊化UPS易于擴(kuò)容,后續(xù)擴(kuò)容只需購買所需的電源模塊即可,沒有線路改造等成本;第二,模塊化UPS的功率密度高,可有效節(jié)省占地空間;第三,模塊化UPS的效率高,可以節(jié)能;第四,模塊化UPS的停機(jī)檢修時(shí)間為零,減少了維護(hù)成本。
中達(dá)電通UPS產(chǎn)品開發(fā)處總監(jiān) 陳冰
模塊化UPS都是冗余系統(tǒng),例如臺達(dá)HIFT容錯(cuò)UPS可由5個(gè)20kVA的模塊組成80kVA N+1系統(tǒng),其可靠性和可用性遠(yuǎn)高于80kVA單機(jī)UPS。如果用單機(jī)UPS組成同樣性能的系統(tǒng),那么需要用兩臺80kVA單機(jī)組成1+1冗余系統(tǒng),或者用40kVA的單機(jī)組成2+1系統(tǒng),還可以采用20kVA的單機(jī)組成4+1系統(tǒng)。但是不管采用哪種單機(jī)UPS的組合方式,把單機(jī)設(shè)備的價(jià)格和后備冗余系統(tǒng)的價(jià)格加起來,其總體價(jià)格并不比模塊化UPS便宜。
施耐德電氣IT事業(yè)部大中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 于穎
用戶習(xí)慣比較單個(gè)產(chǎn)品的售價(jià),但是將傳統(tǒng)UPS與模塊化UPS放在一起比較并不公平。例如,模塊化UPS具有N+X的冗余性,而傳統(tǒng)UPS要實(shí)現(xiàn)冗余性,至少需要兩臺以上的設(shè)備才行。對于IT預(yù)算十分有限的用戶來說,模塊化UPS無疑是一個(gè)好的選擇。
GA(中國)產(chǎn)品經(jīng)理 趙如灼
總體擁有成本分為設(shè)備購置成本(CAPEX)和全生命周期運(yùn)維成本(OPEX)兩部分。從CAPEX上看,在相同功率的情況下,模塊化UPS的價(jià)格介于單臺傳統(tǒng)UPS和1+1配置的兩臺傳統(tǒng)UPS之間。但是,模塊化UPS只要增加少量冗余模塊,即增加X/(N+X)的成本,就可達(dá)到傳統(tǒng)UPS在1+1配置時(shí)的高可靠性和冗余性。從OPEX上看,模塊化UPS的成本優(yōu)勢更加明顯。
伊頓電氣電能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)北亞區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 劉光勇
伊頓的一個(gè)客戶在新建一個(gè)信息中心機(jī)房時(shí),原計(jì)劃初期采用兩臺40kVA的塔式UPS,組成1+1并聯(lián)供電系統(tǒng),待負(fù)載增加時(shí),再增加一臺40kVA的塔式UPS,構(gòu)成2+1的并聯(lián)供電系統(tǒng)。當(dāng)時(shí),伊頓曾建議客戶采用模塊化UPS。客戶認(rèn)為,模塊化UPS雖好,但是價(jià)格太貴。當(dāng)塔式UPS的方案完成時(shí),用戶才發(fā)現(xiàn),機(jī)房根本放不下相關(guān)的電池和配電柜,只能換用模塊化UPS。按照伊頓設(shè)計(jì)的模塊化UPS方案,客戶的機(jī)房不僅能放下所有的設(shè)備,而且機(jī)房看起來非常整潔、美觀。讓用戶意想不到的是,模塊化UPS方案和塔式UPS方案的價(jià)格相差無幾。
維修問題
UPS的維護(hù)問題不容忽視。傳統(tǒng)UPS出現(xiàn)故障后,不僅需要專業(yè)維修人員上門修理,而且需要停機(jī)等待很長時(shí)間,這對于必須保證業(yè)務(wù)連續(xù)性的用戶來說是一個(gè)十分棘手的問題。按照模塊化UPS廠商的說法,模塊化UPS的維修時(shí)間為零,實(shí)際情況真是如此嗎?
廈門科華恒盛股份有限公司產(chǎn)品線總監(jiān) 林金水
模塊化UPS最大的優(yōu)勢在于,可以進(jìn)行現(xiàn)場維護(hù)。維護(hù)人員不僅可以在現(xiàn)場十分容易地進(jìn)行故障判斷,而且可以進(jìn)行模塊的在線更換,修復(fù)速度非??臁?br /> 要想充分發(fā)揮模塊化UPS快速維護(hù)的優(yōu)勢,廠商需要做到以下幾點(diǎn):第一,廠家的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)覆蓋面廣,備件齊全,否則當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí),再從廠家或者進(jìn)口品牌代理點(diǎn)臨時(shí)發(fā)貨,其維修周期將變長,體現(xiàn)不出模塊化UPS易維護(hù)的優(yōu)勢;第二,在保修期過后,更換模塊的維修方式對用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力要求較高;第三,維護(hù)人員應(yīng)具有相當(dāng)高的技術(shù)水平。
中達(dá)電通UPS產(chǎn)品開發(fā)處總監(jiān) 陳冰
以前客戶使用UPS,更多地是為在市電斷電時(shí),UPS能夠提供一段延時(shí),讓用戶完成數(shù)據(jù)的保存工作。但是現(xiàn)在,客戶購買UPS,更多地是為保證系統(tǒng)的連續(xù)性。這是一個(gè)很大的變化。眾所周知,作為電力電子設(shè)備的一種,即使UPS再可靠,也不可能永遠(yuǎn)不壞。UPS一旦出現(xiàn)故障,客戶的系統(tǒng)就無法連續(xù)工作。既然UPS也會出現(xiàn)故障,那么有沒有一種系統(tǒng)可以在UPS出現(xiàn)故障時(shí)仍能繼續(xù)供電,并且可以快速修復(fù)故障呢?這就涉及到UPS的可用性問題。
如今,越來越多的客戶開始關(guān)注UPS的可用性??捎眯允莻鹘y(tǒng)UPS和模塊化UPS之間最大的差別所在。傳統(tǒng)UPS一旦出現(xiàn)問題,客戶需要報(bào)修,廠家的工程師首先要進(jìn)行故障判斷,然后再上門進(jìn)行現(xiàn)場維修。在這個(gè)過程中,有很多不可控的因素會導(dǎo)致UPS的修復(fù)周期延長,比如堵車或工程師帶錯(cuò)備件等。
模塊化UPS本身就是冗余系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí),用戶可以在系統(tǒng)不斷電的情況下快速進(jìn)行熱插拔,對系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù),之后將損壞的模塊返回廠家維修即可。模塊化UPS的修復(fù)過程和修復(fù)時(shí)間是可控的。
伊頓電氣電能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)北亞區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 劉光勇
當(dāng)傳統(tǒng)UPS出現(xiàn)問題時(shí),專業(yè)客服人員首先要對UPS的故障進(jìn)行判斷,然后需要借助專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行維修。這樣不僅需要用戶等待較長的時(shí)間,而且萬一用戶和客服人員之間的溝通出現(xiàn)偏差,導(dǎo)致客服人員沒有攜帶正確的專業(yè)設(shè)備和替換備件,很可能造成二次維修。當(dāng)然,對于擁有密集服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和大量專業(yè)客服工程師的廠家來說,出現(xiàn)這種情況的可能性較小。相比較而言,模塊化UPS的維修比較簡單。用戶自己就可以在線用新模塊替換故障模塊。在維修過程中,用戶的負(fù)載始終處于UPS的保護(hù)之下,沒有斷電的風(fēng)險(xiǎn)。
伊頓在西藏有個(gè)大型的金融行業(yè)客戶。該客戶采購了10多套伊頓ARRAY系列模塊化UPS產(chǎn)品。該客戶經(jīng)過多次研究論證,最終選擇模塊化UPS,主要是考慮到西藏地域廣闊,交通不便,萬一UPS出現(xiàn)異常,維修是一個(gè)很大的難題。伊頓為該客戶提供了幾個(gè)UPS模塊作為備件,同時(shí)對用戶的管理員進(jìn)行了一些簡單的模塊更換培訓(xùn)。這樣一來,當(dāng)模塊化UPS出現(xiàn)異常時(shí),用戶自己就可以對故障進(jìn)行處理,十分方便。
節(jié)能問題
電源產(chǎn)品更要追求綠色環(huán)保。有人說,模塊化UPS天生就是綠色環(huán)保的產(chǎn)品。事實(shí)果真如此嗎?
中國電源學(xué)會理事 王其英
對于UPS來說,模塊化結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)都是高頻化結(jié)構(gòu),其工作頻率高于20kHz,超出人耳的聽覺范圍。因此,模塊化UPS在運(yùn)行時(shí)是安靜的。但是,工頻機(jī)的變壓器和電抗器的聲音常常令人心煩意亂。
因?yàn)楦哳l化模塊UPS的輸入功率因數(shù)都在0.99以上,對電網(wǎng)而言幾乎是線性負(fù)載,所以基本不會破壞市電電網(wǎng)電壓的正弦波形,諧波含量小于5%。400kVA以下的單機(jī)工頻UPS通常采用6脈沖整流,輸入功率因數(shù)約為0.8,諧波含量達(dá)30%,尤其是5次和7次諧波能量較大,會干擾用電設(shè)備。
施耐德電氣IT事業(yè)部大中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 于穎
用戶首先要搞清綠色數(shù)據(jù)中心的概念。綠色數(shù)據(jù)中心涉及兩個(gè)方面的問題:一是整體設(shè)計(jì)的科學(xué)合理和設(shè)備的節(jié)能環(huán)保,通過科學(xué)的機(jī)房設(shè)計(jì)和優(yōu)化,形成動(dòng)力環(huán)境的最優(yōu)化配置,在保障機(jī)房設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)節(jié)省能耗;二是在保證業(yè)務(wù)安全運(yùn)營和可擴(kuò)展性的同時(shí),合理規(guī)劃數(shù)據(jù)中心的使用壽命,爭取達(dá)到總體擁有成本最小化。從以上兩點(diǎn)可以看出,綠色數(shù)據(jù)中心是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),除相關(guān)設(shè)備以外,還涉及設(shè)計(jì)、規(guī)劃和管理等多個(gè)方面的問題。
GA(中國)產(chǎn)品經(jīng)理 趙如灼
得益于數(shù)字技術(shù)及成熟的電力電子器件技術(shù),模塊化UPS是真正的綠色環(huán)保產(chǎn)品:首先,模塊化UPS的功率因數(shù)約為1,輸入諧波小于3%,因此減少了對電網(wǎng)的污染,同時(shí)減輕了前級輸入變壓器、發(fā)電機(jī)及輸電線纜的負(fù)擔(dān);其次,模塊化UPS的整機(jī)效率達(dá)到96%,大大降低了電力損耗,同時(shí)降低了整機(jī)的散熱量及噪音輸出;最后,模塊化UPS的停機(jī)時(shí)間為零,具有純凈的電源輸出和很強(qiáng)的負(fù)載適應(yīng)能力,使得負(fù)載運(yùn)行的可靠性大幅提高。
中達(dá)電通UPS產(chǎn)品開發(fā)處總監(jiān) 陳冰
大部分模塊化UPS采用的都是無變壓器的設(shè)計(jì)和IGBT整流。相比傳統(tǒng)的采用可控硅整流技術(shù)的UPS,模塊化UPS的整機(jī)效率有很大幅度的提升。以臺達(dá)HIFT UPS為例,當(dāng)負(fù)載為15%時(shí),HIFT UPS的整機(jī)效率可以超過90%;當(dāng)負(fù)載為27%時(shí),HIFT UPS的整機(jī)效率超過94%。HIFT UPS是綠色環(huán)保型UPS。HIFT UPS采用無鉛生產(chǎn)工藝,產(chǎn)品包裝可以回收。
伊頓電氣電能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)北亞區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 劉光勇
模塊化UPS天生就是綠色環(huán)保產(chǎn)品。模塊化UPS可以實(shí)現(xiàn)多模塊并聯(lián)冗余以及在線熱更換。模塊化UPS系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的模擬控制技術(shù),轉(zhuǎn)而采用運(yùn)算能力更高、功能更強(qiáng)的數(shù)字信號處理技術(shù)。采用數(shù)字信號處理技術(shù)不僅能夠提升系統(tǒng)的可靠性,而且可以減少模擬回路電子元件的使用。憑借強(qiáng)大的數(shù)字運(yùn)算處理能力,再加上IGBT高頻逆變技術(shù)和主動(dòng)功率因數(shù)校正技術(shù),在不借助外加濾波器的情況下,模塊化UPS的輸入功率因數(shù)可以超過0.99,輸入電流諧波可以控制在5%以內(nèi)。
可靠性問題
模塊化UPS剛興起時(shí),因?yàn)榧夹g(shù)不成熟,產(chǎn)品的故障率比較高。對于模塊化UPS的可靠性,有人提出這樣的觀點(diǎn):原來一臺UPS是一套電路,現(xiàn)在模塊化UPS變成數(shù)套電路,多一個(gè)環(huán)節(jié)就多一個(gè)故障點(diǎn),所以N+X模塊化結(jié)構(gòu)的可靠性不會很高。
施耐德電氣IT事業(yè)部大中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 于穎
可靠性是指在規(guī)定環(huán)境條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi),系統(tǒng)完成規(guī)定功能的能力。此定義既適用于一個(gè)系統(tǒng),也適用于一臺設(shè)備,通常用平均無故障時(shí)間(MTBF)來表示??捎眯灾冈谑褂眠^程中(尤其在不間斷連續(xù)使用的情況下),系統(tǒng)可以正常使用的時(shí)間與總時(shí)間之比。
現(xiàn)在,衡量供電系統(tǒng)更多使用的是可用性指標(biāo)。在單UPS供電系統(tǒng)中,模塊化UPS由于具有N+X冗余性,其可用性能達(dá)到99.93%。在單UPS供電系統(tǒng)中,傳統(tǒng)UPS的可用性為99.92%,如果采用雙機(jī)系統(tǒng),可用性能提高到99.93%。在雙總線系統(tǒng)中,采用傳統(tǒng)UPS構(gòu)建2N系統(tǒng),其可用性能達(dá)到99.9994%,而由模塊化UPS構(gòu)建的2(N+1)系統(tǒng)的可用性高達(dá)99.99997%。
由此可見,傳統(tǒng)UPS與模塊化UPS在可用性方面的差別不是很大,究竟采用哪種產(chǎn)品,主要取決于整體機(jī)房設(shè)計(jì)、應(yīng)用關(guān)鍵性和投資預(yù)算等因素。
GA(中國)產(chǎn)品經(jīng)理 趙如灼
可用性=平均故障間隔時(shí)間/(平均故障間隔時(shí)間+平均故障恢復(fù)時(shí)間)。一般而言,單一UPS模塊比單一傳統(tǒng)UPS主機(jī)的可靠性略低或基本相當(dāng)。由單一系統(tǒng)模塊化UPS構(gòu)建的N+1系統(tǒng)的可靠性也略低于傳統(tǒng)UPS的1+1系統(tǒng)(冗余度都是100%)。但是,模塊化UPS可以輕易組成N+2~N+X系統(tǒng),最多可以實(shí)現(xiàn)N次冗余,因此可靠性能成倍增加,而成本增加卻不多。由模塊化UPS組成的N+X系統(tǒng),當(dāng)X大于2時(shí),理論上平均故障恢復(fù)時(shí)間為零,其可用性大大高于由傳統(tǒng)UPS構(gòu)成的1+1系統(tǒng)。
中達(dá)電通UPS產(chǎn)品開發(fā)處總監(jiān) 陳冰
模塊化UPS無論是可靠性還是可用性,都高于傳統(tǒng)的UPS。
很多人認(rèn)為模塊化UPS的可靠性不如傳統(tǒng)UPS,可能是從模塊損壞率這方面考慮的。模塊化UPS的單個(gè)模塊的可靠性級別與單機(jī)UPS是相同的。因?yàn)槟K化UPS的模塊數(shù)量比單機(jī)UPS多,所以模塊化UPS的模塊故障率比單機(jī)UPS高。
從系統(tǒng)架構(gòu)上考慮,因?yàn)槟K化UPS是多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行,中間節(jié)點(diǎn)增加,所以有些人會認(rèn)為,節(jié)點(diǎn)多就意味著不可控的因素增多,模塊化UPS的可靠性就差。在整個(gè)供電系統(tǒng)中,節(jié)點(diǎn)越多可靠性確實(shí)越差。但是,用戶必須分辨一下,這些節(jié)點(diǎn)是串聯(lián)的還是并聯(lián)的。如果一個(gè)系統(tǒng)的所有節(jié)點(diǎn)都是串聯(lián)的,那么節(jié)點(diǎn)越多,可靠性肯定越差;如果所有節(jié)點(diǎn)是并聯(lián)的,并聯(lián)的節(jié)點(diǎn)只作為冗余備份,那么節(jié)點(diǎn)多并不一定意味著系統(tǒng)的可靠性差,相反可靠性會更好。
科士達(dá)開發(fā)與工程二部 陳永華
模塊化UPS雖然具有熱插拔、功率密度高等優(yōu)點(diǎn),但這些優(yōu)點(diǎn)也帶來了一些問題。以熱插拔功能為例,目前熱插拔連接方式的可靠性比傳統(tǒng)連接方式稍差。如果模塊化UPS與傳統(tǒng)UPS在其他方面的可靠性沒有差別,那么增加熱插拔功能,會降低模塊化UPS的可靠性。但是,從并機(jī)系統(tǒng)的角度來看,如果增加對熱插拔的保護(hù),實(shí)現(xiàn)故障的隔離,熱插拔的方式就不會導(dǎo)致單點(diǎn)故障,也不會影響到并機(jī)系統(tǒng)的可用性。
功率問題
傳統(tǒng)UPS的功率可以達(dá)到1000kVA甚至更高,而模塊化UPS受限于單個(gè)模塊的功率,在功率水平上與傳統(tǒng)UPS存在一定差距。因此,在一些需要大功率、高可靠的UPS的應(yīng)用場合,模塊化UPS的普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)UPS。
施耐德電氣IT事業(yè)部大中國區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 于穎
從功率水平的角度看,傳統(tǒng)UPS和模塊化UPS沒有區(qū)別,更談不上孰優(yōu)孰劣。施耐德電氣推出的單個(gè)模塊25kW的模塊化UPS, 可擴(kuò)展到500kW,通過4臺并機(jī),功率最高可達(dá)2MW。施耐德電氣還有單個(gè)模塊200kW的UPS,功率最高可擴(kuò)展至1600kW,可實(shí)現(xiàn)8臺并機(jī)。
對于一些需要大功率UPS的應(yīng)用場合,模塊化UPS完全可以滿足用戶的需求,不僅能節(jié)省空間,降低安裝和運(yùn)輸成本,而且擴(kuò)展靈活,維修方便,高效節(jié)能。
GA(中國)產(chǎn)品經(jīng)理 趙如灼
模塊化UPS的關(guān)鍵技術(shù)是模塊并聯(lián)后的同步和均流技術(shù)。如今,更高功率的單一模塊逐漸成為主流。幾十個(gè)功率模塊并聯(lián)應(yīng)用,完全可以達(dá)到傳統(tǒng)UPS的功率輸出水平。
目前,GA單機(jī)架模塊UPS的輸出功率可以達(dá)到250kW,4臺并聯(lián)可以達(dá)到1000kW輸出功率。在國內(nèi),GA已經(jīng)有三四十個(gè)模塊并聯(lián)應(yīng)用的成功案例。
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源
面向國內(nèi)較早應(yīng)用模塊化UPS的通信、金融、能源、IT等領(lǐng)域的用戶,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源推出了整機(jī)效率高達(dá)97%、支持N+1多機(jī)并機(jī)運(yùn)行(多至6臺)、單機(jī)容量80kVA~800kVA的大型UPS系統(tǒng)。
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源的大功率模塊化UPS在可靠性、穩(wěn)定性、可用性、擴(kuò)容能力和智能化方面表現(xiàn)優(yōu)異。
為滿足下一代數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用要求,艾默生網(wǎng)絡(luò)能源陸續(xù)推出Hipulse-U系列、Hipulse-NXL系列等新一代大型UPS產(chǎn)品。這些產(chǎn)品應(yīng)用業(yè)界最新的DSP數(shù)控技術(shù),穩(wěn)定性更高,輸出功率因數(shù)達(dá)到0.9,帶載能力更強(qiáng)。
伊頓電氣電能質(zhì)量控制業(yè)務(wù)北亞區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理 劉光勇
目前,模塊化UPS仍以中小功率為主,但是隨著模塊容量不斷增加,逐漸出現(xiàn)了中大功率的模塊化UPS。在一些大功率UPS的應(yīng)用場合,負(fù)載的重要性更高,相對來說,用戶在選擇UPS時(shí)會更保守。
但是,隨著模塊化UPS的應(yīng)用越來越廣泛,用戶對模塊化產(chǎn)品的認(rèn)可度會越來越高。比如,電信行業(yè)用戶對大功率模塊化UPS產(chǎn)品持歡迎的態(tài)度。這必將促進(jìn)UPS廠商加速研發(fā)大功率模塊化UPS。
科士達(dá)開發(fā)與工程二部 陳永華
模塊化UPS的安裝方式?jīng)Q定了單個(gè)模塊的功率不會太大。從功率水平的角度看,這無疑是模塊化UPS的短板。模塊化UPS的出現(xiàn)為用戶提供了一種新的供電方案設(shè)計(jì)思路——區(qū)域供電,即將供電場所劃分成不同的區(qū)域,按不同的區(qū)域配置不同的供電系統(tǒng)。
在某些應(yīng)用場合,如果用戶對單機(jī)容量有要求,模塊化UPS可能不太適合。但是采用N+X的方案,模塊化UPS還是具有一定優(yōu)勢的,再輔以區(qū)域供電的方案,完全能夠滿足大功率應(yīng)用的需求。