如果把“高能耗”,、“高成本”和“碳排放”比作綠色數(shù)據(jù)中心的三大“僵尸”，那么能打敗這些恐怖“僵尸”的“植物”是什么呢,？答案很明顯,，當(dāng)然是數(shù)據(jù)中心的那些綠色節(jié)能的手段。綠色數(shù)據(jù)中心（Green Data Center）的內(nèi)涵是十分豐富的,，它是指數(shù)據(jù)機房中的IT系統(tǒng),、機械、照明和電氣等能取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響,。

那么對于用戶來說,，到底哪些技術(shù)和產(chǎn)品可以實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建？建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心時面臨的主要障礙是什么,？用戶又會為哪些綠色節(jié)能的技術(shù)和產(chǎn)品買單呢,？將為您梳理各個領(lǐng)域綠色節(jié)能技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并為您推薦實現(xiàn)綠色節(jié)能的產(chǎn)品和技術(shù),。

本文介紹了UPS" title="UPS">UPS（Uninterrupted Power Supply,，不間斷電源" title="電源">電源）相關(guān)的綠色節(jié)能技術(shù)和手段。目的是幫助企業(yè)用戶取得最大化的能源效率和最小化的環(huán)境影響,，戰(zhàn)敗數(shù)據(jù)中心的三大“僵尸”,，打造一個綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心。

優(yōu)化UPS負載效率曲線 降低能源損耗

一般我們使用的電力都是交流電,，要將交流電轉(zhuǎn)換至直流電供給服務(wù)器內(nèi)部各零組件使用,。目前UPS均為在線式雙變換構(gòu)架，其在工作時整流器,、逆變器" title="逆變器">逆變器均存在功率損耗,。以一個容量為400KVA的UPS為例，每度電按0.95元計算,，UPS效率每提高1%,，一年節(jié)省的電費為（400KVA×0.8）×0.01×24×365×0.95=26630.4元。所以如何提高UPS的工作能效,，可以為一個數(shù)據(jù)中心節(jié)省一大筆電費,。同時，提高UPS效率是降低整個機房能耗的最直接方法,。

因此,，采購UPS應(yīng)盡量采購效率更高的UPS.當(dāng)然，UPS的高效率不僅僅是滿載效率高,，而是需要一個較高的效率曲線,，特別是在1+1并機系統(tǒng)時,，根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，每臺UPS容量不得大于50%,，如果此次效率僅為90%以下,，就算滿載效率達到95%以上，也是沒有意義的,，所以要求UPS必需采用具體措施優(yōu)化效率曲線,，使UPS效率在較低負載時就能達到較高的效率。?

所謂諧波就是由于是由于電力線路呈一定阻抗,，等效為電阻、電感和電容構(gòu)成的無源網(wǎng)絡(luò),， 由于非線性負載產(chǎn)生的非正弦電流,，造成電路中電流和電壓畸變。在UPS行業(yè),，我們稱高輸入功率因數(shù)和低輸入電流諧波的機型為綠色電源

諧波的危害包括：引起電氣組件附加損耗和發(fā)熱 （如電容,、變壓器、電機等）,；電氣組件溫升高,、效率低、加速絕緣老化,、降低使用壽命,；干擾設(shè)備正常工作；無功功率因素加大,，,，電力設(shè)備有功容量降低（如變壓器、電纜,、配電設(shè)備）,；供電效率低；出現(xiàn)諧振,，特別是油機發(fā)電時更嚴(yán)重,；空開跳閘、熔絲熔斷,、設(shè)備無故損壞,。UPS對于電網(wǎng)而言是一個非線性的負載，其在工作的時候會產(chǎn)生大量的諧波,。以配置6脈沖整流器的UPS為例,，其輸入功率因數(shù)一般為0.75左右，諧波大于30%.

目前大型UPS輸進諧波電流抑制共有4種方案：

方案1：采用6脈沖UPS+有源諧波濾波器,，輸進電流諧波<5%（額定負載）,，輸進功率因數(shù)0.95.這種配置,，固然輸進指標(biāo)非常好，但是技術(shù)仍不成熟,，存在誤補償,、過補償?shù)阮}目，導(dǎo)致主輸進開關(guān)誤跳閘或損壞等現(xiàn)象,。

方案2：采用6脈沖UPS+5次諧波濾波器,，假如UPS整流裝置為三相全控橋6脈整流器，由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近25-33%加5次諧波濾波器后減小到10%以下,，輸進功率因數(shù)0.9,，可局部減小諧波電流對電網(wǎng)的危害。這種配置,，輸進電流諧波仍然偏大,，對發(fā)電機容量配比要求為1：2以上，并存在導(dǎo)致發(fā)電機輸出異常升高的隱患,。

方案3：采用移相變壓器+6脈沖整流器的假12脈沖方案,，其組成由2臺6脈沖整流器ups拼湊成：一臺標(biāo)準(zhǔn)的6脈沖整流器和一臺移相30度變壓器+6脈沖整流器。所構(gòu)成的假12脈沖整流器UPS.表面看起來滿載輸進電流諧波為10%,，這種配置存在嚴(yán)重單點故障,，當(dāng)一臺UPS故障時，系統(tǒng)輸進諧波電流急劇增大,，嚴(yán)重危害供電系統(tǒng)的安全,。

方案4：采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器，假如UPS整流裝置為三相全控橋12脈沖整流器,，加11次諧波濾波器后減小到4.5%以下,，可基本完全消除諧波電流含量對電網(wǎng)的危害，價格相對有源濾波器要便宜得多,。采用12脈沖UPS+11次諧波濾波器,，輸進電流諧波為4.5%（額定負載），輸進功率因數(shù)0.95.這種配置,，為UPS行業(yè)最成熟最可靠的解決方案,，對發(fā)電機容量要求為1：1.4.

上述幾種技術(shù)，性能及投資對比如表1所示,，可以根據(jù)實際需求選擇合適的方案：?

在選購UPS時,，我們還需要關(guān)注UPS的工作模式。巧妙利用一些工作模式,，能幫助我們輕松實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的,。

1、具備自老化模式的三相大功率UPS節(jié)能技術(shù)

傳統(tǒng)的UPS老化工藝：UPS的輸入端接市電,，輸出端接阻性負載,，使UPS的負載率在95%-100%之間,，持續(xù)通電24小時后斷開市電。該老化工藝造成的結(jié)果是大量的電能被轉(zhuǎn)變?yōu)闊o法回收的熱能,。

具備自老化模式的UPS工作模式：老化時不需要負載,，將UPS的輸出直接接在電網(wǎng)上，控制UPS的逆變器進入電流源模式,，其輸出電流跟蹤電網(wǎng)電壓,，打開旁路，控制逆變器的負載率在90%左右,，從而使用了大約10%左右的能耗,，直接節(jié)約電能90%左右，達到了節(jié)能降耗的目的,。

一般的老化實驗是將UPS直接與阻性負載連接進行老化,，這樣存在很大的耗能問題。另一種方法是將UPS接到電子負載上,，電子負載模擬實際負載吸收電能再將此電能回饋到電網(wǎng)上,，此方法大大減輕了電能的損耗,，但本質(zhì)上還是存在兩個損耗點,，一是UPS本身的損耗，另一個是電子負載的損耗,，而自老化不需要接到電子負載上,，不存在電子負載的損耗，相比之下更能節(jié)電,。

自老化模式既不需要接阻性負載,，也不需要接電子負載，UPS上電后只要通過監(jiān)控設(shè)置即可讓其自行老化,。自老化運行的原理是：傳統(tǒng)的UPS運行時,，市電通過整流PFC將交流電能轉(zhuǎn)換成直流電，再將直流電通過逆變電壓源轉(zhuǎn)換成電壓頻率均穩(wěn)定的交流電能進行供電,，而系統(tǒng)設(shè)置成自老化后,，整流PFC模塊部分仍然執(zhí)行交流向直流母線的供電，而逆變部分則不同,，逆變由通用模式下的電壓源工作變?yōu)殡娏髟垂ぷ?，按一定的電流大小通過旁路回饋到電網(wǎng)上去，電能通過主路整流再經(jīng)逆變電流源回饋到電網(wǎng)完成了整流和逆變的老化,。

新式的老化系統(tǒng)將90%的電能送回電網(wǎng),，假設(shè)每年生產(chǎn)的UPS的功率是57600KW，則節(jié)約的電57600*90%=51840Kw/年,，按照 UPS平均老化8小時,，則節(jié)約的電能是：51840*8=414720Kwh.節(jié)約的電能折合標(biāo)準(zhǔn)煤約為414720Kwh/年*334克 /Kwh=1242噸/年,。

隨著具備自老化模式UPS的投產(chǎn)，改變了傳統(tǒng)的電源老化方式,，使老化工藝以高效節(jié)能的方式進入電源生產(chǎn)行業(yè),，以顯著的經(jīng)濟效益改變了電源老化純粹是 “燒電”的概念，使電源老化工藝成為清潔,、環(huán)保,，低耗的新型工藝。該項目具備顯著的節(jié)能效果,，最大的特點就是節(jié)約了大量的電能,，和傳統(tǒng)的電源老化方式相比可以節(jié)約90%的電能，非常符合國家節(jié)約能源的基本國策,，也有助于緩解地區(qū)用電緊張,，具有很好的應(yīng)用推廣價值。

2,、使用ECO經(jīng)濟運行模式
 

ECO經(jīng)濟運行模式的原理是在較好的市電環(huán)境時,，激活此功能，使UPS由靜態(tài)旁路直接供電,，此時逆變器處于待機狀態(tài),，正常工作，但不輸出能量,，一旦市電異常,，UPS立即切換到逆變器供電狀態(tài)，切換時間一般在1ms以內(nèi),，具體見圖3所示,，藍色為輸入電流波形，黃色為輸出電壓波形,。由于此時的逆變器處于待機狀態(tài),，所以自身損耗很小，此時UPS的整機效率可以達到97%以上,，比正常模式節(jié)省3%以上的功率,。?

使用ECO模式必需具備以下條件：

a） 靜態(tài)旁路必需采用兩組高可靠SCR晶體管，不得采用接觸器加SCR晶體管的組合,，因為接觸器吸合時,，接觸點會打火，一般工作數(shù)百次之后就不能正常工作了,。而SCR晶體管則不存在此問題,，同時可以縮短切換時間。

b） 建議使用在較好的電力環(huán)境下,，比如一級供電單位等,。

無變壓器的UPS設(shè)備

功率電子設(shè)備的技術(shù)進步與功率器件的性能進步,、新器件的不斷出現(xiàn)有著密切的關(guān)系。50年來,，隨著功率半導(dǎo)體器件的進步,，UPS設(shè)備經(jīng)歷了由多輸出工頻變壓器到單個輸出工頻變壓器的演變過程，而性能更好的大功率IGBT器件和更先進的控制技術(shù)的出現(xiàn),，為UPS設(shè)備從根本往掉輸出隔離變壓器創(chuàng)造了物質(zhì)條件,，使其在高頻化、小型化,、節(jié)能化和綠色環(huán)?；矫嫒〉昧碎L足的進展，這就是人們所說的“高頻機”,。這種機型集中體現(xiàn)了UPS電路技術(shù)的進步,，代表著 UPS技術(shù)的發(fā)展方向。與傳統(tǒng)的帶輸出變壓器的UPS相比,，它在進一步縮小體積,、減輕重量、改善性能,、進步效率,、降低本錢等方面，都取得了明顯的改善和進步,。

應(yīng)該說,，采用輸出變壓器是UPS逆變器輸出電路形式所決定的,，而變壓器的存在卻是弊大于利,。以一個400瓦的電源供應(yīng)器為例，如果該供應(yīng)器宣稱轉(zhuǎn)換效率達70%,，也就是說,，如果有400瓦的交流電輸入到電源供應(yīng)器中，只有280瓦的電會轉(zhuǎn)成直流電供服務(wù)器應(yīng)用,，足足浪費了120瓦的電力,。

傳統(tǒng)的UPS的整機效率只有75～85%，但采用無變壓器的機型,，可以提升至88%以上,。也因此，選用無變壓器的UPS更可以有效的運用電源,，讓每一度電都花費在系統(tǒng)運作上,，進而降低電力的成本。

目前有越來越多的廠商推出無變壓器的UPS設(shè)備,，可以讓整機的效率提升至90%.

結(jié)語：要最大限度實現(xiàn)UPS綠色節(jié)能,，構(gòu)建綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心,，除了要注意本文中所談到的一些UPS本身的節(jié)能技術(shù)之外，還需要加強數(shù)據(jù)中心生命周期的管理,，在整個數(shù)據(jù)中心的生命周期過程中進行合理地規(guī)劃,、配置，并對電源進行有效地管理,。只有這樣,，才能最終實現(xiàn)節(jié)省直接和間接的電池投資，同時減少整個機房對社會環(huán)境的污染,。