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艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司是美國艾默生公司下屬子公司，在中國設(shè)有28個(gè)辦事處及29個(gè)用戶服務(wù)中心。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司擁有業(yè)界最寬、最完整的網(wǎng)絡(luò)能源產(chǎn)品線，擁有業(yè)界領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)能源技術(shù)、研發(fā)、產(chǎn)品制造及服務(wù)平臺(tái)。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司致力于將科技與應(yīng)用工程技術(shù)完美結(jié)合，致力于為客戶提供最有競爭力的端到端一體化網(wǎng)絡(luò)能源柔性解決方案，致力于為客戶創(chuàng)建競爭優(yōu)勢。艾默生端到端一體化網(wǎng)絡(luò)能源柔性解決方案涉及通信電源、BMP印刷板板裝電源、CP客戶定制電源、UPS、機(jī)房專用精密空調(diào)、戶外一體化通信機(jī)柜、服務(wù)器機(jī)柜系統(tǒng)、ATS自動(dòng)切換開關(guān)、STS靜態(tài)切換開關(guān)、動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)保護(hù)產(chǎn)品、蓄電池、低壓配電柜、SPM服務(wù)器電源管理系統(tǒng)、PSMS動(dòng)力網(wǎng)絡(luò)與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、電力操作電源、交流變頻調(diào)速器、PLC可編程邏輯控制器等產(chǎn)品領(lǐng)域。
艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司是全球通信/IT行業(yè)網(wǎng)絡(luò)能源產(chǎn)品、動(dòng)力一體化整體解決方案及一體化服務(wù)的主流供應(yīng)商。2008年，Emerson積極助力北京奧運(yùn)會(huì)，旗下各集團(tuán)與鳥巢、水立方、奧運(yùn)火炬、玲瓏塔、自行車館、壘球中心等多個(gè)主要場館進(jìn)行核心部件的深入合作。
毫無疑問，電費(fèi)開銷是企業(yè)數(shù)據(jù)中心最大的單一運(yùn)營成本支出，其占到了企業(yè)數(shù)據(jù)中心總成本的25-60%。由于需要持續(xù)的為其ICT設(shè)備供電，并提供持續(xù)的冷卻散熱，以保持其所有服務(wù)器的健康運(yùn)行，支持系統(tǒng)的安全運(yùn)行，故而對(duì)于目前常見的企業(yè)大型數(shù)據(jù)中心設(shè)施而言，相當(dāng)多的企業(yè)每年僅僅在能源成本方面的開銷就高達(dá)數(shù)百萬英鎊。
無論企業(yè)數(shù)據(jù)中心的具體規(guī)模如何，任何效率方面的缺陷都會(huì)迅速增加不必要的能源浪費(fèi)和成本開銷。而伴隨著互聯(lián)性、自動(dòng)化和智能工業(yè)的興起，對(duì)于數(shù)據(jù)中心容量的需求也在不斷的增加，而業(yè)界如果不果斷的采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，所帶來的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境后果或?qū)?huì)是災(zāi)難性的。
在本文中，來自RielloUPS公司的數(shù)據(jù)中心電力保護(hù)領(lǐng)域的專家門將為我們廣大讀者朋友們解釋當(dāng)前模塊化不間斷電源(UPS)單元崛起的大趨勢將如何帶來整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)巨大的效率提升，并進(jìn)而幫助實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。
文章中，專家們分享了關(guān)于如何準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)中心能效的方面的較為實(shí)用的建議，并概述了模塊化UPS能夠?yàn)楫?dāng)下的企業(yè)在提升可擴(kuò)展性、降低冷卻要求、以及使用電池以生成和存儲(chǔ)可再生能源方面所帶來的相關(guān)益處。
故而，仔細(xì)閱讀并借鑒本文所給出的相關(guān)意見和建議對(duì)于企業(yè)數(shù)據(jù)中心的管理人員來說是非常重要的。這將有助于幫助他們通過在減少碳排放量的同時(shí)，提升性能，并提高收益。
根據(jù)獨(dú)立的研究機(jī)構(gòu)Software.org的保守估計(jì)：到2020年，全球范圍內(nèi)將至少有500億臺(tái)互連的設(shè)備?；ヂ?lián)性的增加、“物聯(lián)網(wǎng)”的興起以及向工業(yè)4.0不可阻擋的轉(zhuǎn)變確保了對(duì)人們對(duì)于數(shù)據(jù)的需求。而與此同時(shí)，由所有數(shù)據(jù)的安全儲(chǔ)存所帶來的對(duì)于能量的需求也將繼續(xù)以驚人的速度增長。
根據(jù)全球可持續(xù)信息產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(GeSI，Globale-SustainableInitiative)的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心業(yè)界已經(jīng)消耗了全球總耗電量的3%，并產(chǎn)生了全球溫室氣體排放量的2%。該行業(yè)的碳足跡與航空業(yè)相同。有分析人士認(rèn)為，盡管近年來硬件技術(shù)方面取得了巨大的進(jìn)步，但全球數(shù)據(jù)中心業(yè)界每四年對(duì)于能源使用的數(shù)量卻翻了一番。
全球數(shù)據(jù)中心的功率消耗有兩種主要方式。用于運(yùn)行IT設(shè)備——如服務(wù)器或不間斷電源(UPS)設(shè)備所需消耗的能源，以及使所有機(jī)器設(shè)備保持足夠的冷卻散熱，以保證數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行而不會(huì)有過熱風(fēng)險(xiǎn)的空調(diào)機(jī)組設(shè)備所消耗的能源。
根據(jù)TechUK的數(shù)據(jù)顯示，電力開銷是企業(yè)數(shù)據(jù)中心最大的單項(xiàng)運(yùn)營成本，占到了數(shù)據(jù)中心總成本的25-60%。而在當(dāng)下這樣一個(gè)超大規(guī)模設(shè)施的時(shí)代，一般企業(yè)每年將消耗大約30GWh的電力資源，年度電費(fèi)賬單至少高達(dá)300萬英鎊。任何效率方面的缺陷都會(huì)迅速增加不必要的能源浪費(fèi)和成本開銷，故而，業(yè)界如果不果斷的采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，所帶來的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境后果或?qū)?huì)是災(zāi)難性的。
因此，無論企業(yè)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模大小或設(shè)置如何，無論其是現(xiàn)場數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)，主機(jī)托管還是云計(jì)算，當(dāng)下都沒有任何一家數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商敢忽視提高能效、降低功耗和減少碳排放的驅(qū)動(dòng)力。
事實(shí)上，根據(jù)英國政府機(jī)構(gòu)的立法，現(xiàn)在，許多大型企業(yè)組織都被要求需要在其年度董事報(bào)告中公開說明企業(yè)在減少溫室氣體排放方面的進(jìn)展情況，如果他們未能證明實(shí)施了必要的改進(jìn)，將面臨來自監(jiān)管機(jī)構(gòu)的罰款。
數(shù)據(jù)中心能源效率的測量
在數(shù)據(jù)中心電源使用效率(PUE)評(píng)級(jí)這一概念于2006-07年推出后的幾年中，對(duì)于許多數(shù)據(jù)中心的管理人員們而言，這一概念已經(jīng)成為了他們證明其數(shù)據(jù)中心碳足跡減少的主要方式。
PUE指標(biāo)是衡量企業(yè)數(shù)據(jù)中心總能耗與用于執(zhí)行數(shù)據(jù)處理相關(guān)任務(wù)的ICT設(shè)備所消耗的能源之比。該指標(biāo)數(shù)值越接近于1，證明數(shù)據(jù)中心的效率就越高。
然而，近年來，這一指標(biāo)的影響力變得越來越小，業(yè)界的相關(guān)評(píng)論家們強(qiáng)調(diào)了其歸于簡化的方法論中所存在的幾個(gè)缺陷。PUE值并不考慮氣候差異或其他相關(guān)因素，例如設(shè)施使用了多少水，以及數(shù)據(jù)中心現(xiàn)場站點(diǎn)是否產(chǎn)生任何可再生能源。
盡管如此，該指標(biāo)至今仍然是一個(gè)有用的基準(zhǔn)，以鼓勵(lì)企業(yè)數(shù)據(jù)中心不斷的提高性能。但若要將其作為比較兩處完全不同的數(shù)據(jù)中心的方法，這一指標(biāo)還有很多的不足之處。
作為數(shù)據(jù)中心企業(yè)所使用的一種營銷工具——尤其是對(duì)于主機(jī)托管服務(wù)供應(yīng)商們而言——在當(dāng)下這樣一個(gè)競爭日益激烈的市場中，PUE評(píng)級(jí)這一概念指標(biāo)的意義也遭到了一些過份的夸大。
故而市場上相應(yīng)誕生了一系列新的指標(biāo)：包括綠色能源使用效率(GPUE)——涵蓋了二氧化碳排放和可再生能源使用情況等因素、有效PUE(ePUE)、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率(DCIE)和電網(wǎng)使用效率(GUE)。
然而，迄今為止，這些后來的新指標(biāo)都沒有成功讓自己從其它指標(biāo)中脫穎而出，成為數(shù)據(jù)中心業(yè)界的更有效和值得信賴的替代方案。因此，盡管PUE并非完美無缺，但其目前仍然可能繼續(xù)成為衡量能源效率的主要指標(biāo)。
采用模塊化UPS提高能源效率
考慮到空調(diào)機(jī)組的能耗可占到數(shù)據(jù)中心總功耗的一半以上，近年來，冷卻技術(shù)也取得了巨大的進(jìn)展。智能化的冷卻技術(shù)，如配置獨(dú)立的冷/熱通道，盲板和后門熱交換器的使用，均有助于減少冷卻能量損失。
但僅僅依靠這些措施來實(shí)現(xiàn)能效的改進(jìn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。作為數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的另一個(gè)不可缺少的組成部分，不間斷電源(UPS)系統(tǒng)同樣為數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)顯著的額外能耗節(jié)省提供了潛力。
直到最近幾年，UPS單元通常安裝在由大型獨(dú)立系統(tǒng)組成的數(shù)據(jù)中心中，這些系統(tǒng)僅在承載了80-90%的工作負(fù)載時(shí)才實(shí)現(xiàn)其最佳效率。為了提供所需的冗余度，這些固定容量的單元在其初始安裝期間傾向于部署設(shè)置超大規(guī)格，這意味著它們將以較低的效率負(fù)載運(yùn)行，進(jìn)而浪費(fèi)了大量的能量。
然而，現(xiàn)在，業(yè)界所掀起的朝著模塊化UPS系統(tǒng)方向的轉(zhuǎn)變不僅有助于提高數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營效率，而且還提供了簡單的可擴(kuò)展性，以及與“智能化”系統(tǒng)的更高水平的互連性。在過去十年左右的時(shí)間里所安裝的許多UPS系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)趨于成熟，現(xiàn)在是數(shù)據(jù)中心利用這些技術(shù)進(jìn)步的絕佳時(shí)機(jī)。
模塊化的安裝由幾個(gè)較小的機(jī)架安裝式單元組成的。實(shí)際上它們各自的UPS并聯(lián)在一起，以提供必要的功率和冗余。這種模塊化的方法意味著容量與數(shù)據(jù)中心的特定工作負(fù)載要求更緊密地匹配，從而減少了超大規(guī)格尺寸的安裝或不必要容量的空間——減少了浪費(fèi)，從而提高了效率，并降低了功耗。
模塊化還為數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施管理人員們提供了靈活性。因?yàn)樗麄兛梢栽谛枰獣r(shí)添加額外的模塊，或者通過將額外的模塊垂直安置到機(jī)架中，或者通過安裝額外的機(jī)架來水平地添加?；蛘吆唵蔚卣f，具備了內(nèi)置的可擴(kuò)展性，就是在需要擴(kuò)展時(shí)選擇“隨著業(yè)務(wù)需求的增長而付費(fèi)”。
這些現(xiàn)代化的模塊化UPS“體積更小、重量更輕、并且產(chǎn)生的熱量更少，因此不再需要配備耗費(fèi)大量能源的空調(diào)機(jī)組。這些設(shè)備也是無變壓器的，其自身單獨(dú)就能實(shí)現(xiàn)提高效率達(dá)5%;并且可以跨各種工作負(fù)載運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)約96%的效率，甚至低至25%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了他們上正在取代較大的、靜態(tài)的、基于變壓器的版本。
當(dāng)涉及到UPS系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)時(shí)，模塊化設(shè)備具有“熱插拔”的額外優(yōu)勢——如果任何模塊存在故障風(fēng)險(xiǎn)，甚至出現(xiàn)故障，則可以單獨(dú)更換該故障模塊，而無需讓數(shù)據(jù)中心的寶貴電源保護(hù)系統(tǒng)下線。
智能節(jié)能模式、UPS監(jiān)控和電池存儲(chǔ)
在“智能節(jié)能模式(Ecomode)”下運(yùn)行時(shí)，模塊化UPS設(shè)備的效率甚至可以提高到99%。但是，使用此設(shè)置所帶來的額外環(huán)境效益需要權(quán)衡數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵工作負(fù)載暴露給主電源波動(dòng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，因此并不適用于任何情況。
模塊化UPS可以幫助企業(yè)數(shù)據(jù)中心提升效率的另一個(gè)領(lǐng)域是：通常在整個(gè)行業(yè)鼓勵(lì)采用的能源管理系統(tǒng)(EMS)和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)軟件自動(dòng)化所帶來的兼容性。
本質(zhì)上，該設(shè)系統(tǒng)成為一個(gè)“智能化”的UPS，可不斷整理、處理和交換諸如操作環(huán)境溫度、主電源電壓、UPS輸出和剩余電池時(shí)間等性能信息。
這些信息可以實(shí)時(shí)的用于優(yōu)化整體系統(tǒng)性能，并確定未來改進(jìn)的領(lǐng)域，確保追求節(jié)約能源，減少碳排放成為持續(xù)的過程。
對(duì)于分散在多個(gè)地點(diǎn)(通常無人值守或在不同城市乃至國家)中的具有電源保護(hù)系統(tǒng)的大型數(shù)據(jù)中心而言，這種連接性和遠(yuǎn)程監(jiān)控多個(gè)UPS系統(tǒng)的能力是一種寶貴的工具，有助于優(yōu)化負(fù)載管理，并減少浪費(fèi)。
隨著市場不斷的向需求端響應(yīng)(DSR)模式邁進(jìn)，UPS系統(tǒng)(或者更準(zhǔn)確地說其電池)也可能作為可再生能源的發(fā)電機(jī)具有未開發(fā)的潛力。許多UPS現(xiàn)在可以選擇使用鋰離子(Li-Ion)電池，它們只占到傳統(tǒng)密封鉛酸(SLA)電池型號(hào)所占空間的大約一半，但其功率密度要高得多。
實(shí)際上，當(dāng)電網(wǎng)價(jià)格較低時(shí)，鋰離子UPS電池可用于存儲(chǔ)非高峰期間產(chǎn)生的剩余能量。這些儲(chǔ)存的能量可以在更昂貴的高峰時(shí)間使用，或者在發(fā)生停電的情況下使用。盈余甚至可以根據(jù)需求回售給國家電網(wǎng)機(jī)構(gòu)，為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商帶來寶貴的額外收入。
效率節(jié)約的實(shí)踐證明
最近，提高數(shù)據(jù)中心UPS的效率所產(chǎn)生的令人難以置信的影響可能會(huì)大大有助于減少數(shù)據(jù)中心的碳排放量。例如，該公司所承接的一項(xiàng)任務(wù)是替換全球最大的消費(fèi)品供應(yīng)商之一的兩處數(shù)據(jù)中心的整個(gè)電力保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是其數(shù)據(jù)中心日常運(yùn)營的重要組成部分。
該系統(tǒng)最初是在2007年安裝的，現(xiàn)有的電力保護(hù)裝置由單個(gè)靜態(tài)400千伏安和800千伏安單元組成，其在低負(fù)載下僅有12-25%低運(yùn)行效率。整體UPS系統(tǒng)的平均效率為92%，主交換機(jī)室的效率低至89%，這意味著浪費(fèi)了大量的能源。
其大型機(jī)組也需要大量的冷卻——每年需要消耗大約414千瓦的能源，導(dǎo)致每年的電費(fèi)成本超過了315,000英鎊，而這僅僅還只是空調(diào)機(jī)組，不包括操作UPS的電費(fèi)賬單。
所有規(guī)模較大、效率低下的基于變壓器的UPS設(shè)備都升級(jí)為壓縮的，模塊化，無變壓器的多功率設(shè)備，其配置與數(shù)據(jù)中心建筑的實(shí)際功率要求非常接近。最終使得兩處數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)的UPS效率立即從所有負(fù)載水平的92%躍升至96%，從而大大節(jié)省了整體能源使用率，空調(diào)和空間利用率。
兩處數(shù)據(jù)中心站點(diǎn)的年度碳排放量從2,147公斤減少到603.5公斤，減少了71.89%。空調(diào)機(jī)組需求下降了71.81%(每年節(jié)省226,000英鎊的資金和297.3kW的能源)，全年UPS和冷卻節(jié)能總計(jì)高達(dá)125萬kWh(足以為316家英國家庭提供一年的電力)。
所有這些成本節(jié)約和操作運(yùn)營環(huán)境的改善所帶來的結(jié)果是：數(shù)據(jù)中心占地面積不到以前的一半，并且該項(xiàng)目使得每平方米的碳排量減少了59%。
這為該企業(yè)客戶未來的擴(kuò)展提供了充足的空間，或者可以將這些占地空間用于其他需求。
結(jié)論
英國的數(shù)據(jù)中心每年已經(jīng)消耗了近3TWh的電量，而且這一要求只會(huì)越來越高。而我們正在朝著一個(gè)數(shù)據(jù)中心管理人員們需要提供相當(dāng)大的擴(kuò)展容量，以滿足這些不斷增長的需求，同時(shí)還不會(huì)大幅度增加能源消耗的時(shí)代邁進(jìn)。
現(xiàn)在，“少花錢，多辦事”已經(jīng)不是一種理想，而已經(jīng)變成了一條不容談判的原則。故而，企業(yè)數(shù)據(jù)中心采取積極主動(dòng)的措施來降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗，并減少碳排放量不僅僅從環(huán)境保護(hù)角度來看是必須的，而且從經(jīng)濟(jì)角度來看也是必須的。很明顯，升級(jí)到效率更高、浪費(fèi)更少的現(xiàn)代模塊化UPS的措施則適用于各種規(guī)模和要求的數(shù)據(jù)中心。
