根據市場調研公司的一份報告顯示，隨著企業級數據中心的不斷投入，去年帶來的IT市場投入達到了175.4億元人民幣，較前一年增長了17.8%。可知帶來龐大數字的同時要面對的就是日益龐大的電力消耗。如何節能、降耗也是各大企業都無法避免的課題。

    而作為信息化的基礎電力保障設施，UPS系統對構建不間斷安全供電平臺的重要性日益突顯。到底IT行業更需要發展什么樣的UPS才能滿足當前的需求。對于這些IT難題，我們非常高興能采訪到全國專業標準化技術委員會委員、中國電源學會專家委員會專家、中國計算機用戶協會UPS分會專家組組長及機房設備應用分會專家王其英老師，就如何使IT基礎設施更加節能高效，以及未來UPS行業的發展動態給我們分析一下。

中國電源學會理事、中國計算機用戶協會UPS協會專家組組長王其英

    國內IT機房的大環境 

    其實小編在得到可以采訪王其英老師的時候是頗為興奮的，作為機房行業的權威專家，王老師一般是不怎么和媒體打交道的，大家最常見的就是在各種各樣的技術專業書籍上都會印著”作者：王其英”這種字樣。所以借著這樣的機會，我們也希望能給大家解決更多的疑問吧。

    王老師去過的機房是相當多的，在他看來機房內還是存在著很多的問題。像是目前亟待解決的節能降耗就是很重要的一點。據王老師所說，雖然現在都在講要降低PUE（PUE = 數據中心總設備能耗/IT設備能耗，PUE是一個比率，基準是2以下，這個比值越小就表明能效水平越好），但是國內大多數的數據中心PUE值還是停留在二點幾甚至是三點幾，而不是像有些機房所謂的已經達到了一點幾。

    當然由于國外已經實現了很多先進的技術手段，像微軟、谷歌這些數據中心達到1.7這樣的水平都是很正常的。就這點來說，中國在節能技術這塊還是有很長的路要走，也有很多老技術必須革新才行。尤其是隨著大容量需求的增加，當前的數據中心普遍要面臨著高密度的問題。數據和設備集中化、對安全和穩定性的要求也越來越高。在電力供應方面，對于不斷增加的容量和負載，UPS更是要肩負重擔。

    對于目前的工頻機型UPS產品來說，王老師認為想真正提高機房節能是不太可能實現的。所以就UPS這塊來說，要想機房PUE上去，選擇UPS的觀念就一定要轉。

    像是現在做電源技術的三大：伊頓、施奈德、艾默生。他們所占的市場比例已經達到了60%以上。無論是全球市場還是中國市場，伊頓、施耐德和艾默生都是毫無爭議的UPS領域的第一集團軍。他們也都已經在或正在準備努力推出節能的高頻機型UPS產品。

    實現節能 UPS的發展方向需要轉

    目前UPS的發展方向是高頻機型UPS替代工頻機型UPS，因為首先高頻機型UPS相比工頻機型UPS來講，不僅取消了笨重的變壓器，在效率方面也是提高了近5%。可是國內的現狀就是還有些戶對高頻機不太信任，這一方面也是因為宣傳的緣故。造成了普遍用戶對高頻機的不信任。雖然工頻機型UPS使用的歷史比較長，但由于它固有的缺點想真正提高機房節能是不太可能實現的，如圖1所示。

    從技術角度來看這兩個方面，工頻機型UPS一般在100kVA以上的輸入電路都采用了可控硅6脈沖整流，輸入功率因數不超過0.8，諧波電流有30%之大。如果前面接發電機，發電機的容量至少要3倍于UPS功率，如果是單相小功率UPS，發電機的容量至少要5倍于UPS功率。三相UPS為了提高輸入功率因數，或在前面加諧波濾波器，或做成12脈沖整流、24脈沖整流整流等，即在一個周期中有12個或24個整流電流脈沖。但同時也帶來了體積龐大、結構復雜和價格上漲的問題。 在用IGBT整流的高頻機UPS，在一個周期中有成百上千個整流電流脈沖，所以任何容量的高頻機UPS在前面不加任何濾波器的情況下，它的輸入功率因數都可做到0.99甚至以上，諧波電流小于5%，前置發電機的容量理論上和UPS功率相同，大大縮減了投資和占地面積等。而且工頻機型UPS的并聯由于是變壓器的并聯就成了生成環流的溫床。但高頻機型UPS由于沒有輸出變壓器，如圖2所示，其環流的路徑上障礙重重，不大的壓差早被沿路上的二極管攔截殆盡。所以就沒有環流。

    在同樣指標下，比如要求輸入功率因數為0.95以上時，工頻機UPS就必須外加諧波濾波器或改為12脈沖整流，就是說前面要增加一個設備，再加上輸出變壓器，就比高頻機UPS多了兩個環節。由于此二者的影響，使得工頻機UPS的效率比高頻機UPS約低5%。在同樣是100kW的容量時工頻機型UPS每年要比高頻機型UPS多消耗5萬度電。這樣無論是從經濟上還是節能上都具有很客觀的意義。

    當然這些方面王老師認為很多廠商也都是認同的，像是伊頓愛克賽和APC、三菱等公司做高頻機已經十年以上的歷史，艾默生在自己研制的同時也收購了做高頻機的克勞瑞德。可以說目前的三大巨頭都在做高頻機，它的市場發展潛力還是巨大的，所以對工頻機的市場必然會造成一定的影響與威脅。因此可以說高頻機UPS在性能上不但能完全替代工頻機UPS，而且還具有很多后者沒有的特點。

    分析選設備的兩大誤區

    說到了UPS產品的問題，可能有很多人就會關注到底要選擇什么樣的設備呢，王老師認為選設備不要進入兩個誤區。

    第一是越便宜越好。現在國家普遍采用低價中標的方式，也就是說中標原因比例一般是商務比例占50%以上，技術比例占50%以下。技術比例的下降導致了很多故障的發生。因為價格便宜，產品跟不上的案例很多，這里有幾個案例就不提名字了。兩個項目都是因為價格原因，一個是前一天裝，第二天UPS就燒了，還有一個是剛用了一年就開始出現故障。

    雖然看起來是選擇同樣的東西，但是大家要明白就算同一個廠家，同一個指標的產品都未必一樣。我的意見是現在要選擇的話，UPS方面最好是選用高頻機。同樣是100千伏安的高頻機和工頻機，在同樣的指標下，高頻機每年要比工頻機節約5萬度電。但是這也有一方面的問題無法實現。舉個例子來說，一家銀行以前用的都是不節能的工頻機型UPS，預算費用相當大，現在要建新機房，做方案的時候想要用新的。但是他們卻不能這么做，因為沒有辦法解釋。以前為什么預算那么高，為什么不用節能省錢的呢，這就是一部分用戶的顧慮。

    第二個誤區是越貴越好。認為可靠性是用錢堆起來的。我能花的錢都花出去了，再不可靠就沒辦法了。像是我之前接觸的一個機房，面積500平以下的中小機房，在基礎設施這塊就投入了幾千萬，其實那些設備我們基本估算一下也就是幾百萬。而且，就配置來看，5個柜子就夠了，也只有萬分之一的故障率，但是卻用到了20個柜子，其故障率理論值就達到了萬分之十五，說難聽點就是花錢買故障。這就是設計上的問題，但是用戶在前期一定要考慮好。

    就選擇方面來講，目前伊頓、APC、MGE、克勞瑞德、日本的三菱，還有TMEC、GE等，都有單機容量超過400KVA的高頻UPS產品，用戶可選擇的范圍較大。

    對小型UPS的用戶來說，就算功率很小的UPS也要盡量選擇一個正規的購買渠道，應當到知名的廠家或者知名的代理商購買，同時注意一般正規廠家都有防偽標簽。

    配電系統除了設備的選擇之外，線纜及元器件的選擇包括施工工藝都是確保安全的重要環節。這些環節在購買和施工時要嚴格把關，同時，必須在正式運行前進行加載測試，才能發現問題避免紕漏。

    十大人為因素造成的UPS故障

    當然也不是說設備選好了就一定會保證沒有任何問題，但是據統計，UPS產生故障的原因，人為因素就要占到70%。下面我們就來看一下王老師給我們統計的十大人為因素造成的UPS故障：

    1、疑惑故障。由于用戶或工作人員的誤解，雖然不是故障，但是按照故障的程序走，并且上報領導和召來廠家；

    2、知識故障。由于用戶或工作人員對UPS知識不了解，又缺乏實踐經驗而導致的；

    3、操作故障。有些是無意識的操作，例如一個用戶打電話說有故障。工程師一來沒關閉逆變器就把旁路開關合上，導致機器損壞；

    4、維修故障。比如維修時的改錐打滑、用濕布擦電池等造成的故障；

    5、環境故障。例如北京的一家用戶，他們將UPS放在了廠房里，灰塵非常的多甚至包裹了電路板。這也會造成UPS的故障；

    6、經驗故障。雖然經驗是不可缺少的，但不能將一家廠商的UPS經驗用在另外一家UPS的產品上；

    7、交接故障，像是某車站的一個售票處報UPS壞了，過去一看發現沒有電池柜。這個電池柜其實放在角落里了，但是沒有告訴下一班人。這類故障主要是由于管理人員的前后配合不好造成的；

    8、制度故障。像是某城市的一個機場UPS著火，我們過去檢修的時候，發現這臺UPS里有一只非常大的老鼠，里面有很多吃的。這類事件在某地的一個郵電局也發生過，就是因為制度不完善，工作人員在工作的環境下吃東西，弄的到處都是，引來耗子，從而導致了設備的故障；

    9、商務故障。由于機器購買時指標選的不對，再由于運輸途中或者機器安裝前，沒有按照順序檢查導致的商務方面的故障；

    10、延誤故障。雖然機器已經預警，但由于值班員的疏忽而未及時發現與處理，由此而導致后來的故障；

    技術要過硬 UPS技術不斷發展

    在以往的印象中，UPS的低可用性、低可靠性和”高能低效”為人們所詬病。然而，王老師提出：”對于UPS的選型目前正是新舊交替時代。以往UPS在工作中有幾個環節是耗能龐大的，而且對UPS的可靠性也有很大影響。現在就有的高頻機型UPS就解決了這個問題，它的效率在半載的情況下就可以達到94%。但是值得注意的是，由于某些宣傳的誤導工頻機型UPS仍然受到一些用戶的歡迎。還有的用戶在標書中明確規定供應商必須提供帶輸出變壓器的工頻機型UPS。

    就目前的技術來講，據說伊頓的技術領先5到10年，所以一般新產品推出后難以接受，幾年后就都轉到這個方向上來了。現在的情況也是這樣，大家都朝著各方向上走了。做就UPS技術方面我講幾個做的非常好的方面吧：

    第一是多個UPS并聯，增加可靠性。一種新型有線控制方法來實現單相數字模塊化UPS(不間斷電源)的并聯運行。各個并聯的UPS模塊完全相同，實現了真正的冗余。例如7臺400千伏安并聯，數據線并聯，并不是并起來就行，要負載均衡，均分就需要通訊、參數、電流、電壓、相位、內阻、數據線插頭都要均衡。如果有一個參量變化，系統中UPS在出現一臺故障后，故障UPS自動退出，關閉輸出，由剩余的UPS承擔全部負載，并不會對負載設備供電造成影響，平均無故障間隔時間MTBF提高到單機的數倍倍。

    第二是無線并聯技術——下垂法。也就是說兩臺UPS，在不使用通信線的情況下，就可調整到二者最穩定輸出能量的狀態，以達到能量均分的目的。這種方法也被稱作”熱感應法”。當幾臺并聯的UPS狀態被調整到最佳穩定輸出狀態后，接下來的任務就是各自測量自己的輸出狀態，而不去理睬其它各臺的什么頻率、相位、電流和電壓。

    第三是加負載問題。伊頓已經實現可與電網并聯的技術，即使在半載的情況下也具有94%的整機效率；擁有0.9的負載功率因數，專為現代IT負載設計，比傳統的0.8負載功率因數的UPS多帶20%負載，大大提高了系統的可用性，與同等容量的12脈沖或外加有源濾波器UPS相比（以300KVA為例），每年可省電費約9萬元。目前，伊頓已經把這些技術產品真正的做到了用戶中去，UPS更新換代在逐步提升。

    像是伊頓在不久前推出的DXRT系列UPS，采用的就是非常高端的電力保護技術，可以提高IT數據機房的系統效率和可靠性，保障信息安全。同時作為一款企業級在線式UPS可以滿足絕大多數企業級用戶的需求。也算是為應對日益升級的IT產業發展和更為嚴苛的IT電力保護需求做出了不小的貢獻。”

    新技術在機房內的真正應用及難點

    說了這么多機房的電力設施問題，我們也請王老師講了一下對目前一些新技術的看法，像是現在模塊化UPS、機房的新風系統還有水冷系統等，是否看到應用的例子及遇到的問題。

    據王老師講，目前水冷系統還用得不多，因為冷凍水水真也是個大問題，像是現在空氣制冷，排水都有紕漏，如要采用水冷系統，尚需考慮很多問題。像是中金數據經理張松說過他們數據中心機房構建是完全無水環境的，即便所用的水冷式空調系統，其水循環的部分全部隔離在機房之外，機房環境一滴水都沒有。這樣做的目的就是要保證機房環境的絕對安全。

    而新風也有一些問題，雖然現在采用新風的機房很多，但是新風的來源、凈化以及新風的量都是問題。同時在采用新風的同時還要保證機房為正氣壓。這也與風量有關。像是很多機房密封不好，這個量也就不好控制。漏氣可以朝外漏，不能朝里漏，因為機房很容易造成不是正氣壓，而是負氣壓。像是某核電站機房，到處漏風，因為這個機房不是專門為數據中心蓋的，后期改造的機房還是有很多問題存在，而像中石油新建的信息大樓，因為是專為數據中心而建，所以它的密封各方面都比較好。

    而模塊化UPS不是把幾個小的UPS或者幾個小功率的UPS拼裝在一起就可以了，而是，它要實現這種在線的維護。即使帶電的情況下，也能夠很從容地插拔功率模塊、插拔電池，可以在帶電的情況下更換控制板。在數據中心里，根據木桶理論其可靠性要涉及到相應的設備最短板，它的可用性決定了數據中心的可用性。模塊化可以提高故障修復時間，提高UPS的效率。

    同時，在整個數據中心里，制冷、配電、物理監控、物理安全會出現問題。所以，數據中心的可用性還是得不到保障。在選購產品的時候，我們不要進入一個誤區。不要看這個設備是不是模塊化，應該是看一個系統是不是能夠有機地結合在一起，提供更高的可用性。但就目前現象來看，模塊化UPS還是有很多優點的，如果條件允許的話，我們還是比較推薦模塊化UPS的。”

    其實回頭看看回望這幾年供電系統市場及數據中心需求這塊分別呈現了不同的發展趨勢，對于用戶來說，由于信息量的增長速度遠遠超過了人們的預期。越來越多的行業都切身感受到了能源短缺、電力供應不足、散熱等引起的功耗、運營成本的攀升所需場地的增加等等因素對數據中心的影響日益擴大，人們開始關注下一代數據中心的規劃。

    數據中心基礎設施是信息系統持續運行的根本保障，信息系統安全可靠運行是業務持續運營的基礎保障。綠色數據中心的建設是一個全面的、整體的過程，目前節能已成為一個全社會共同關注的問題這個大背景下，廠商們也推出了不少技術和產品可以幫助數據中心實現節能。

    可以說節能降耗是全球化的課題，也是各行業數據中心的主題，我們也希望通過王老師從行業的各個角度不同的看法能給用戶及企業帶來更好的啟發。UPS及其相關領域廠商在綠色節能方面有更多更好的表現。■