随着能源日益稀缺和昂贵,电气效率正在成为大型UPS系统的指定和选型中更加重要的性能因素。有三种微妙
而又重要的因素会实质性影响公司运行UPS 系统的成本,特别是电费开支。遗憾的是,指定系统的人员经常
认识不到这些因素,由于没有正确考虑运行效率问题,将导致业主成本的增加。本文将对UPS 效率评价中常
见的错误和误解进行讨论。文中将解释、比较UPS 效率曲线并将其对成本的影响进行量化。
指定和选择UPS系统的传统方式几乎将重点完全放在系统的可靠性上,该指标由制造商和咨询工
程师提供的平均故障间隔时间(MTBF)表示。当前,两方面的问题正将效率指标推向与可靠性同等重要的地位:(1)对系统整个寿命期内总拥有成本(TCO)的关注以及
(2)公共和私人推动的环保行动,例如由电力公司提供的“绿色楼宇”认证计划和需求端管理计划。造成UPS低效率有两个主要因素:UPS模块本身的固有损耗,以及系统的实施方式(即正确选型、冗余)。在指定UPS系统时,所考虑的效率值经常只是制造商所公布的最佳状况值。这容易造成误导,将对其进行进一步解释。假设的例子可能是证明这种惯例对企业电力开支实质性影响程度的最好方式。考虑两套来自不同制造商的1 MW UPS系统。UPS系统1 和UPS系统2 具有相同的公布效率(满载时为93%),以2N式体系结构运行,电费成本为0.10 美元 / kWh,且支持一300 kW负载。许多人会认为运行这两套系统的年度电力成本应该没有区别。除在紧急或维护情况下,这种说法都是站不住脚的。在2N式配置中UPS从不会以100%负载水平运行,因为“N”的每一侧均必须能够在另一侧故障时支持全部负载。因此,正常运行中每一UPS上的最大设计负载不能超过50%。实际上,在每一系统上2N式系统甚至很少达到50%的负载。一些实地调查显示,2N式数据中心仅以其2N容量的20-40%1运行 。对于本例,假设为典型的30%的负载,每台UPS支持150 kW。系统1 中每台UPS每年的电力损耗成本为10,470 美元,而系统2 中每台UPS则为28,322 美元。由于每套系统中均有两台UPS,电力损耗成本将分别加倍至每年20,940 美元和56,644 美元。这些由UPS损耗的能量表现为必须由制冷系统排出的热量。假设每kW热量需要400 W的制冷系统功率来排出,则每年需要的额外成本分别为8,376 美元和22,651 美元 。在本例中2,典型的数据中心寿命为10 年,导致UPS系统损耗总成本分别为293,165 美元和793,021 美元,如表1 所示。
那么,这两套看似相同的UPS系统的电力损耗差距是如何达到几乎3 倍的呢?
以2N 式体系结构、相同负载运行的两套不同系统会发生不同的成本
UPS 系统 UPS 损耗成本 制冷成本 年度成本浪费 10 年低效成本
UPS 系统1 20,940 美元 8,376美元 29,317 美元 293,165 美元
UPS 系统2 56,644 美元 22,651 美元 79,302 美元 793,021 美元
答案在于两套APC UPS系统的效率曲线及其针对负载的选型方式。一台UPS的效率提高5 个百分点可以形成18%到84%的电力成本缩减,具体取决于UPS上有多大的负载。这一点将在后文采用当前市场上的两种UPS设计加以说明。
为了满足当今的效率和环境需求,UPS制造商们可以通过三种因素来提高大型UPS的效率,即:技术、拓扑和模块化。这三个因素结合可以减少最终转化为热能形式(kW)的UPS电气损耗。本文将解释效率曲线,并对UPS效率评价中常见的错误进行讨论。它将展示技术、拓扑以及模块化将如何使制造商可以提高UPS效率。