基于UPS效率进行准确的效用成本分析

现如今，不间断电源(UPS)的效率评级在数据中心管理人员寻求降低能源成本的决策中发挥着越来越重要的作用。然而，尽管这些评级仍然是企业数据中心进行成本分析的重要因素，但是逐一的并列比较通常并不考虑潜在容量对效率的影响，而这可能掩盖了一款UPS系统的净效率。

UPS效率评级意味着什么

UPS的效率评级是以一个百分比的形式表示了被用于输入供电以支撑您数据中心关键工作负载的原始电力资源较之在UPS的操作中所损失的电力资源的比例。例如，一款效率为96%的UPS将96%的输入供电传送到工作负载，而一款效率为94%的UPS将94%的输入功率传送到输出。这也意味着上述两款效率不同的UPS的电力损耗分别为4%和6%，或者说是OPEX的浪费。

然而，虽然逐一的并列比较显示了一款能源效率为96%的UPS将产生更大的能量节省，但是其经常忽略了这些“铭牌额定值(nameplate)”仅仅只代表了全负载的效率。

容量利用率如何影响效率

UPS的效率评级并不是静态不变的。相反，其遵循主要由功率容量百分比利用率所决定的一条曲线。例如，当一款额定功率为96%的200kVA UPS以20%容量(40kVA)运行时，将只有85%的输入功率到达工作负载。然而，在最佳操作的满载条件下，相同的UPS能够将仅仅只有4%的输入功率作为不可用的OPEX。

一款UPS的效率最终是由UPS潜在的不固定损耗和比例损耗来计算的。虽然比例损耗——以散热的形式(“I2R”损耗)直接与负载的增加相关联，但是一款UPS的固定损耗(或“空载”损耗)仍然保持恒定不变，而与流经UPS的电流量无关。这意味着当对部分负载的UPS进行评估时，固定损耗将对效率产生更为显著的影响。

为了更清楚的加以说明，广大读者不妨考虑两款不同的UPS系统的效率曲线(如图1所示)。A款UPS的额定效率为96%，而B款UPS的 额定效率则为94%。

图1、通过从0到100%的不同容量的效用和IT负载的测量分别得出的两款不同的UPS系统的效率曲线之间的差异。

当在对比选择决定两款UPS中的哪款更更有效时，满负载容量情况下，效率为96%的UPS A将是合乎逻辑的选择;但当在不同的操作容量能力情况下进行对比时(如下表2)，结果便出现了大反转。在容量能力低于50%的情况下，“效率较低”的UPS的实际效率要比效率为96%的UPS更高效。

图2. UPS A的固定损耗要略高于UPS B的固定损耗，这使得在低于50%的工作负载的情况下，UPS B成为较理想的选择。

考虑到当运行冗余UPS系统或当预期的基础设施扩展时，一款UPS在低于一半容量的情况下使用是属于标准的程序，这些曲线的比较需要强调基于真实操作情况来评估UPS的效率。这意味着需要开发准确反映现实操作的效用成本模型，而不是仅仅依靠铭牌评级。

如何建立一个基本的效用成本模型

步骤1：确定预期的UPS负载容量(kW)。

步骤2：确定负载容量情况下的输出效率。

步骤3：确定您的电费。

步骤4：使用标准公式计算：

(每千瓦时成本 X 年度运行小时数)X(UPS额定功率 X负荷利用率)/UPS负载使用效率

根据通过上述四个步骤所收集到的信息，一个基本的效率分析的示例将如下所示：

· 负载容量能力：40%

· 负载容量的输出效率：92%

· 电力成本：每千瓦时10美分

· 750 KVA UPS的功率因数为0.9;而额定功率为675 kW

· 一年的运行时间为8760小时(24小时×365天)

对于这个具体的例子，操作成本的计算将是：

(10美分×8760小时)×(675千瓦×40%的容量)/(92%效率) =一年的效用成本为257086美元。

UPS的设计如何影响效率

通过在UPS旁路上运行，一些UPS系统可以实现99%的效率。这种操作模式有许多叫法，包括节能模式、高效率模式，生态模式和睡眠模式。重要的是要知道：既定的效率评级是一个旁路模式还是其代表了您数据中心所偏好的首选操作经营模式。

首先，咨询UPS制造商或销售代表，其效率评级是否包含某种类型的旁路操作。然后，考虑效率评级是否反映了您数据中心的实际操作状况，以及您数据中心是否要在旁路运行UPS?

· 如果答案是否定的，那么请按照上文“如何建立一个基本的效用成本模型”的步骤2所述，获取真实的效率评级。

· 如果答案是肯定的，请考虑您数据中心进入此模式的频率。通过计算运行和没有运行旁路模式(预期持续时间)，调整您的模型以反映这一点，然后将成本加在一起，来看看一整年的操作是什么情况。

在旁路运行是提高效率的一个很好的方法，但是其可能会危及您的数据中心的可用性。此外，了解如何旁路操作是如何实现的非常重要。例如，您应该考虑是否使用了静态开关;逆变器是断开还是接通的;以及什么类型的故障将传递到您的关键负载。

此外，还有其他方面的设计决策可能严重影响到数据中心的可用性：

· 使用接触器和保险丝，而不是断路器

· 采用瞬时负载静态开关代替连续工作

· 从UPS上消除隔离变压器

结论

正如我们所证明的那样，根据容量利用率的不同， UPS的效率会有很大的波动起伏。基于这样的事实，数据中心管理人员对部分负载配置将如何影响一款UPS系统的性能和效率有一个透彻的了解，以实现一个准确的效用成本模型是必不可少的。然而，电费成本仅仅只是总拥有成本分析的一个组成部分。

任何成本分析必须包括维护、可靠性和监控，尤其是UPS设计对于IT系统可用性的影响。了解一款UPS系统如何实现其效率评级及其对可用性的影响也是至关重要的。高效率的UPS可能不是最容错的，并且可能不是极端关键环境的最佳选择。

通过恰当的咨询一些问题，并做一些数学性的计算分析，将有助于您数据中心找到最适合您企业需求的特定操作的UPS系统。

本文转自d1net（转载）