淺析數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)演進(jìn)方向

　　數(shù)據(jù)中心是信息社會(huì)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，是ICT技術(shù)的核心載體。ICT技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的個(gè)人信息消費(fèi)的增加與企業(yè)及各種機(jī)構(gòu)的信息化建設(shè)與改造催生了巨量的數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求。據(jù)ICT research預(yù)測(cè)，2012年至2020年間，中國(guó)數(shù)據(jù)中心的數(shù)量將從4萬(wàn)個(gè)增至8萬(wàn)個(gè)，從1000萬(wàn)m2增長(zhǎng)至3000萬(wàn)m2.數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模建設(shè)進(jìn)一步加大了市場(chǎng)對(duì)于UPS的需求。然而，現(xiàn)在的UPS真的能適應(yīng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，尤其是未來(lái)云數(shù)據(jù)中心的發(fā)展嗎?未來(lái)的數(shù)據(jù)中心需要什么樣的UPS呢?筆者認(rèn)為，在保證可靠供電的前提下，未來(lái)的數(shù)據(jù)中心的UPS供電系統(tǒng)至少具備以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。

　　1.“快”：快速部署、快速擴(kuò)容

　　目前在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方式上，模塊化的理念已逐漸被大家所接受。無(wú)論是模塊化數(shù)據(jù)中心還是集裝箱數(shù)據(jù)中心，都是這一理念的具體實(shí)現(xiàn)，模塊化UPS同樣符合這一理念。如果僅從整體部署速度來(lái)看，模塊化UPS和塔式UPS差別并不大，但如果從后期擴(kuò)容方面看模塊化的優(yōu)勢(shì)就非常明顯。按需擴(kuò)容的功率模塊，在線熱插拔的擴(kuò)容，更符合業(yè)務(wù)快速發(fā)展的需要。尤其是對(duì)于平均壽命只有3到5年的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，誰(shuí)能早一天完成部署，早一天實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，就能早一步贏得客戶，早一步占據(jù)市場(chǎng)。相比傳統(tǒng)塔式UPS一到兩周的安裝時(shí)間，模塊化UPS只需十幾分鐘即可完成擴(kuò)容。

　　2.“易”：易用性、高可用性

　　相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心為保證可靠性而設(shè)計(jì)的復(fù)雜的Tier4架構(gòu)、2N系統(tǒng)，ECO模式、市電直供+UPS備份等等“不可思議”的方案正在被互聯(lián)網(wǎng)巨頭們采用。正是虛擬化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，使得互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)從追求單純的供電可靠性變成了更看重以快速維護(hù)代表的可用性。

　　因此UPS也要向IT設(shè)備一樣易維護(hù)。這對(duì)UPS有兩點(diǎn)要求：1、發(fā)生故障不能影響業(yè)務(wù)運(yùn)行，即不影響正常電力供應(yīng);2、發(fā)生故障后要方便維護(hù)，最好運(yùn)維人員可自行維護(hù)而無(wú)需聯(lián)系廠家，自行拿備件替換。顯然，模塊化UPS最符合這一要求。無(wú)論是交流模塊化UPS還是直流模塊化UPS(高壓直流)都體現(xiàn)出了更高的可用性和易維護(hù)性。

　　3.“省”：節(jié)省空間和運(yùn)行費(fèi)用

　　省空間：目前的中小型數(shù)據(jù)中心大多建設(shè)在寸土寸金的樓宇之間，高密度一直是IT設(shè)備的普遍追求，如刀片式服務(wù)器。更高功率密度，體積更加小巧的UPS能夠?yàn)橛脩艄?jié)省更多空間，對(duì)提供出租服務(wù)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，則意味著可以部署更多的機(jī)架用于租賃;另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)融合，已成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的趨勢(shì)之一，而更高功率密度的UPS將更方便地與服務(wù)、存儲(chǔ)等IT設(shè)備實(shí)現(xiàn)一體化部署，目前各主流廠家均已推出了這種一體化產(chǎn)品，如華為mircoDC， APC infraStruXure等。

　　省電費(fèi)：高昂的電費(fèi)開(kāi)支，也使得用戶更青睞高效率的UPS，因?yàn)楦咝蔝PS除本身?yè)p耗更低之外，還能降低制冷方面的能耗開(kāi)支。有一點(diǎn)需要指出的是，雖然大多數(shù)廠家都宣稱可提供高效UPS，但負(fù)載率的影響仍然要考慮。對(duì)大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心而言，UPS的實(shí)際負(fù)載率不會(huì)超過(guò)30%(新建數(shù)據(jù)中心甚至只有10%)，而隨著虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，CPU利用率上升之后，UPS的實(shí)際負(fù)載率一般也不會(huì)超過(guò)40%(以1+1系統(tǒng)為例)。因此只有在低負(fù)載率(20%~40%)也能做到94%以上高效的UPS才最符合數(shù)據(jù)中心的實(shí)際需求。

　　除此之外，目前的主流服務(wù)器因?yàn)榇罅坎捎肞FC校正電路，其輸入功率因數(shù)已普遍超過(guò)0.9.這就要求為其供電的UPS同樣應(yīng)能提供0.9甚至更高的輸出功率因數(shù)，否則為了匹配這些服務(wù)器，用戶將不得不采購(gòu)更多的UPS.比如，按理論計(jì)算(不考慮冗余等實(shí)際情況)，10臺(tái)500VA/450W(功率因數(shù)0.9)的服務(wù)器，其總功耗為5kVA/4.5kW，只需采購(gòu)一臺(tái)5KVA輸出功率因數(shù)大于0.9(輸出功率大于4.5kW)的UPS即可。而如果UPS功率因數(shù)為0.8甚至更低，則需要兩臺(tái)5kVA的UPS.

　　4.“智”：智能化，更易于管理

　　幾乎所有的UPS廠商都宣稱可提供智能化的設(shè)備。但目前的智能化主要還是集中在UPS本身的技術(shù)層面，或網(wǎng)管方面。面對(duì)IT與CT行業(yè)層出不窮的新理念、新產(chǎn)品，尤其是近年來(lái)伴隨移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)而出現(xiàn)的智能終端、可穿戴設(shè)備，UPS行業(yè)的“智能化”顯然還不夠智能。那么未來(lái)將有哪些方面會(huì)出現(xiàn)突破?

　?、倌芎木?xì)化管理：通過(guò)傳感器輕松獲取機(jī)房?jī)?nèi)部物理生態(tài)系統(tǒng)(供配電系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、IT設(shè)備等)與機(jī)房外部自然生態(tài)系統(tǒng)(電網(wǎng)信息、氣象信息、用戶使用信息等)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的自我優(yōu)化與瓦特級(jí)的能耗管理。

　?、谛畔⑻幚砼c價(jià)值挖掘：將收集到的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，它將為用戶描繪出一副數(shù)據(jù)中心的整體用電圖譜，客戶可以快速的查詢到相關(guān)信息，如最耗電的服務(wù)器、用電的周期規(guī)律等，并將會(huì)進(jìn)一步挖掘這些信息的價(jià)值。

　?、畚锫?lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用：網(wǎng)管APP、移動(dòng)式運(yùn)維、自動(dòng)化維護(hù)將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的運(yùn)維方式，除了對(duì)數(shù)據(jù)中心的日常管理，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，還將帶來(lái)設(shè)備維護(hù)方式的變革。如設(shè)備壽命預(yù)測(cè)、故障預(yù)防、故障處理等。

　　綜上所述，從未來(lái)數(shù)據(jù)中心需求的角度上來(lái)說(shuō)，最佳UPS系統(tǒng)應(yīng)該具有可快速部署和擴(kuò)容，簡(jiǎn)單易用，具有高可用性、高效率、高密度和智能化等特點(diǎn)。工頻機(jī)由于自身的局限性，難以匹配未來(lái)數(shù)據(jù)中心的需求;采用高頻技術(shù)的塔式機(jī)比起傳統(tǒng)的工頻塔式機(jī)雖然在體積、效率等方面有了明顯改善，但塔式機(jī)仍非最優(yōu)選擇;而基于高頻技術(shù)基礎(chǔ)的模塊化UPS則很好的匹配未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展需求，必將取代工頻機(jī)、塔式機(jī)成為未來(lái)數(shù)據(jù)中心的不間斷供電系統(tǒng)的主流選擇。

　　事實(shí)上，隨著行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的演進(jìn)，高頻化、模塊化的UPS已經(jīng)獲得了廣泛的接受。主流廠商如華為、艾默生、APC等也在將重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了對(duì)高頻模塊化UPS的研發(fā)和推廣，逐步退出了工頻機(jī)、塔式機(jī)的研發(fā)，同時(shí)用戶也對(duì)高頻和模塊化也表現(xiàn)出越來(lái)越高的接受度，例如中國(guó)電信和中國(guó)電信2014年的UPS集采中，5個(gè)標(biāo)段有均有4個(gè)標(biāo)段為高頻機(jī)，且模塊化UPS均作為獨(dú)立標(biāo)段出現(xiàn)。而根據(jù)行業(yè)知名網(wǎng)站機(jī)房360的關(guān)于UPS技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的一項(xiàng)專題調(diào)查顯示，90%以上的用戶建設(shè)機(jī)房時(shí)會(huì)優(yōu)先考慮高頻機(jī)。這些都在表明，高頻化、模塊化的UPS是數(shù)據(jù)中心供電演進(jìn)的必然方向。