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由于UPS处于交流供电环节的最重要一环,几乎机房所有的IT设备必须有UPS供电,每100度的服务器用电就有近10度电白白消耗在UPS环节。除此之外还有很多的应急水泵、空调风机、弱电系统等也常常采用UPS系统做掉电保护,大型数据中心的UPS装机总容量均已达到大容量或超大容量等级,提高运行时的能效势在必行。
集中UPS系统弊端
传统数据机房集中式UPS系统的工作模式多采用双变换在线工作模式,即通过“AC-DC整流和DC-AC逆变的双变换”给IT负载提供稳定的净化电源。但是在这一模式下,UPS的效率较低,通常满载下的最高工作效率仅92~95%(视UPS结构的不同),如果对于当前数据机房普遍采用的2N电源系统架构,其正常工作的最大负载率仅为40%左右,在这一负载率下,UPS的工作效率也相应降低,通常只有约80~90%左右;即便是采用N+1的冗余配置,因为集中式UPS的容量颗粒度很大,总体负载率也不高;最后集中式UPS多采用一次性建设到位,但实际负载增长较慢,使得UPS系统长期运行在很低的负载率下导致低效率运行,这些都导致了能源的极大浪费并降低了整个数据中心的PUE指标。
除了基础设施层级UPS环节的能耗很高以外,每个服务器等IT设备层级也都配备有服务器电源模块。通常每台服务器内配置有两个服务器电源,正常工作情况下两个服务器电源同时工作并均分负载,将UPS的交流220Vac输入整流成输出12V以及5V等电压给主板和硬盘等相关部件供电。主板上还有一级VRM电源再将12V输入进一步降压到1.3V等电压给CPU以及周边芯片供电,多级转换效率不高。我们还知道单个服务器电源的容量冗余较大,比如笔者见过有典型负荷为300W的服务器配了750W的电源,而正常工作时每个服务器电源只能分摊150W的负荷,因此负载率只有20%,同样服务器电源也有负载率低转换效率也很低的特点,此时服务器电源效率往往只有70%不到。综上,整个供电路径非常复杂以及多处冗余,造成真正用于计算的能源不足30%。
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