UPS是保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)施，在數(shù)據(jù)中心規(guī)模日漸大型化、超大型化，對電能的需求不斷增長的今天，UPS的重要性越發(fā)凸顯出來。特別是在新建數(shù)據(jù)中心設(shè)計PUE普遍在1.2-1.3之間的情況下，UPS的每一點(diǎn)細(xì)微改進(jìn)，都顯得舉足輕重起來。
近日，UPS領(lǐng)域知名企業(yè)科士達(dá)的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部總監(jiān)沈文軼先生接受了中國IDC圈記者的采訪，圍繞UPS的節(jié)能改進(jìn)、鋰電UPS的發(fā)展，以及UPS與“雙碳”戰(zhàn)略、“東數(shù)西算”的關(guān)系進(jìn)行了深入的探討。
科士達(dá)的數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品部總監(jiān)沈文軼
01
“三級”體系構(gòu)建極致能效
“一直以來，UPS都在不停地進(jìn)行能效方面的探索。”
數(shù)據(jù)中心用能效率是一個經(jīng)久不衰的話題。沈文軼表示，行業(yè)在優(yōu)化UPS能效方面做了充分的努力，并且取得了不小的進(jìn)步。UPS效能從前些年普遍90%左右，逐漸發(fā)展到現(xiàn)在主流產(chǎn)品95%以上的水平，并且還有進(jìn)一步改進(jìn)的空間。
UPS的改進(jìn)是多方面的。在設(shè)計架構(gòu)角度上，高效能的多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)正在替代傳統(tǒng)的兩電平結(jié)構(gòu)，可減小濾波電感的尺寸和損耗。細(xì)節(jié)方面，從核心元器件的選型，到引入半導(dǎo)體碳化硅等新材料，到根據(jù)UPS負(fù)載率精細(xì)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等每一個細(xì)節(jié)都在不斷優(yōu)化。
模塊化UPS則很好地解決了應(yīng)用期間負(fù)載變動的問題。UPS的最佳帶載區(qū)間在50%到70%之間，模塊化UPS就可以很好解決初期帶載率低的問題，且具有按需擴(kuò)容、模塊冗余設(shè)計、智能休眠等特點(diǎn)。而當(dāng)市電質(zhì)量較好時，UPS可運(yùn)行在超級ECO模式，此時整機(jī)效率可以達(dá)到99%的水平。
沈文軼表示，作為綠色低碳轉(zhuǎn)型和高質(zhì)量發(fā)展的實踐者，科士達(dá)為幫助客戶提升數(shù)據(jù)中心用能效率，實現(xiàn)低碳運(yùn)營，一直加速在智慧能源領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)布局，并依托于自身齊備的產(chǎn)品線，為客戶帶來了設(shè)備級、方案級和架構(gòu)級的多維度的節(jié)能方案。
沈文軼介紹，設(shè)備級的節(jié)能方案主要依托產(chǎn)品實現(xiàn)。例如高效模塊化鋰電UPS，氟泵空調(diào)等，從產(chǎn)品本身挖掘節(jié)能潛力，從而提高整個系統(tǒng)的節(jié)能效果；方案級從工程維度入手，以封閉冷熱通道的模塊化數(shù)據(jù)中心為主，從工程角度合理優(yōu)化冷氣流組織、精確制冷，提升制冷設(shè)備的利用效率；架構(gòu)級則是將儲能融合到數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)上，特別是大型數(shù)據(jù)中心，不但可以有效利用綠色能源，還可以通過移峰填谷給客戶帶來一定的經(jīng)濟(jì)價值。
“大型數(shù)據(jù)中心應(yīng)用鋰電UPS將會是節(jié)能降碳的一個有效途徑。”沈文軼表示?？剖窟_(dá)從多維度入手的“三級”體系，為數(shù)據(jù)中心行業(yè)實現(xiàn)碳中和做出了有益的探索和實踐。其中，鋰電UPS在科士達(dá)的“三級”方案中起到了不可或缺的核心作用。
02
鋰電UPS的創(chuàng)新與實踐
對于科士達(dá)YMK系列鋰電UPS的優(yōu)勢，沈文軼從電池特性、電池管理以及整體系統(tǒng)三個角度進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
從電池特性來看，鋰電池具有體積較小、重量較輕、能量密度較高的特點(diǎn)，以及在快充、壽命方面具有很大優(yōu)勢。無論是配套模塊化UPS，還是作為儲能產(chǎn)品，鋰電池都具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢。
從電池管理上看，傳統(tǒng)鉛酸電池管理不夠智能，無法做到精確檢測電池運(yùn)行狀態(tài)，以中大功率UPS鋰電系統(tǒng)為例，其通過模組級、單柜、陣列級三級BMS監(jiān)控系統(tǒng)，可精確監(jiān)測系統(tǒng)的電壓、電流、溫度等參數(shù)，實現(xiàn)精細(xì)化管理。
從系統(tǒng)角度來看，例如科士達(dá)的中大功率鋰電UPS為無中線設(shè)計，對于云數(shù)據(jù)中心或者超大型的數(shù)據(jù)中心來講，可明顯降低施工成本。并且，鋰電相比鉛酸電池要更加環(huán)保，鋰電UPS自身的低碳特性更勝一籌。
作為國內(nèi)鋰電UPS應(yīng)用的先行者，科士達(dá)YMK系列鋰電UPS已經(jīng)應(yīng)用于海內(nèi)外的多個項目中，并受到客戶好評。
武漢首義廣場項目中，科士達(dá)為客戶提供鋰電UPS解決方案，部署了科士達(dá)YMK系列200kW鋰電UPS以及配套的鋰電系統(tǒng)。
海外項目也可圈可點(diǎn)，東南亞某國政府積極推動公共領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型，多個政府部門數(shù)據(jù)機(jī)房需進(jìn)行一體化、模塊化改造以支撐電子政務(wù)平臺?？剖窟_(dá)采用MDC微模塊解決方案，同時配備科士達(dá)YMK系列UPS及鋰電柜，高度匹配了客戶的核心需求。值得一提的是，該數(shù)據(jù)機(jī)房成功通過了綠色計算倡議組織(GCI)的鉑金級認(rèn)證。
在大型IDC場景中，超大功率UPS系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛?？剖窟_(dá)在歐洲某大型數(shù)據(jù)中心項目中，為客戶提供多套1.2MW容量UPS及配套的鋰電系統(tǒng)。鋰電池的高能量密度、高倍率等特性，可以滿足超大數(shù)據(jù)中心的備電要求，為市電與油機(jī)提供充分的切換時間。同時其較小的體積也優(yōu)化了配電空間，為客戶降低空間成本，提高了數(shù)據(jù)機(jī)房的得柜率。
在新的一年中，科士達(dá)把握市場趨勢，將致力于研發(fā)優(yōu)秀的鋰電UPS產(chǎn)品，并為客戶交付更多、更具代表性的鋰電UPS案例。
03
未來可期
談及鋰電UPS的普及，就不能不談鋰電池的安全性問題。數(shù)據(jù)中心因其業(yè)務(wù)特性，對鋰電池的安全性也有更高的要求。
"相信隨著鋰電材料、工藝的提升，鋰電UPS安全性必將進(jìn)一步提高。”沈文軼認(rèn)為用戶對鋰電安全性的疑慮只是暫時的問題，并且科士達(dá)正在通過多方努力，確保數(shù)據(jù)中心鋰電池在使用中的安全性。
首先在電池類型方面，科士達(dá)選用高品質(zhì)的磷酸鐵鋰電芯，具備優(yōu)良的防熱失控特性；其次在管理角度，科士達(dá)為鋰電池配備了完善的BMS系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)電芯電壓降到截止電壓、或者電芯溫度上升至保護(hù)溫度、又或者單簇電壓差達(dá)到設(shè)定值等情況，電池會停止放電；另外，科士達(dá)鋰電柜還設(shè)計有模組級及機(jī)柜級兩級消防單元，當(dāng)機(jī)架內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定值時，觸發(fā)消防系統(tǒng)動作，進(jìn)行機(jī)架內(nèi)全浸滅火，整個過程可在數(shù)秒內(nèi)完成。
此外，鋰電系統(tǒng)在CAPEX成本上較高，也是目前鋰電UPS普及受阻的原因之一。不過隨著鋰電池應(yīng)用的普及，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)上下游的不斷降本提效，鋰電UPS的成本有著很大的優(yōu)化空間。而且鋰電池的循環(huán)壽命可達(dá)10-15年，這與UPS的生命周期基本一致，而傳統(tǒng)的鉛酸電池方案可能已經(jīng)經(jīng)過2-3次的更換，這一點(diǎn)更是弱化了成本問題。
另外在“東數(shù)西算”的大背景下，超大型、高密型的數(shù)據(jù)中心越來越多，鋰電的高能量密度特性可以滿足大型數(shù)據(jù)中心長時間備電的需求，高倍率特性完全能夠應(yīng)對大型高密機(jī)柜場景，高循環(huán)次數(shù)完全適應(yīng)清潔能源的使用。隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的發(fā)展，鋰電UPS優(yōu)勢還將逐步擴(kuò)大。
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