數據中心UPS供配電理念的轉變

　　Active Power提供飛輪UPS即采用在線互動式設計，可以達到與在線雙變換式UPS相同的電力輸出質量，主要是采用了高速微處理器，可以在一個20ms周波內對市電采樣400次，快速對電源的瞬態問題作出響應。而飛輪儲能裝置對負載的輸入電路設計幾乎和在線雙變換式UPS相同。除了通過UPS架構對電能節省外，飛輪儲能系統相比蓄電池對環境條件(溫/濕度)要求更低，另外，飛輪儲能系統占地面積只有蓄電池1/4，大大降低了對制冷量和制冷空間的要求，從而進一步節省電能。以一個15000平方英尺的數據中心為例，按每平方英尺的IT設備運行功率為50W計算，每年需要消耗電能6.9 兆瓦時(MWh)。如果UPS電源系統在效率上提高5%，每年可降低384,000 千瓦時(kWh)的電能消耗，或大約節省3.8萬美元的電費開支(按0.10美元/千瓦時計算)，另外還可大量減少在冷卻負載方面的節省。

　　至于，對于在線互動式UPS最主要的質疑即針對市電頻率波動的處理能力，因為輸出頻率是與市電同步，Active Power利用了同樣的微處理器解決這個問題，只允許+/- 0.2% 市電頻率的漂移，當市電超出這個范圍，將由飛輪進行供電，這樣做的結果是有效保證了供電質量。

　　更高的可靠性

　　數據信息的重要性的提升，使得數據中心的可靠性在政府和企業中的日益凸顯;雖然能效對于數據中心越來越重要，但運維人員仍然對于任何可能引起宕機風險的改變都極其慎重;更多的關于數據中心供電可靠性的知識可以幫助運維人員在提高數據中心供電效率的同時減少顧慮。

　　自從1996年，MTechnology 公司(MTech)一直采用風險概率評估法(PRA)這種科學的方法，對高效電力設備進行評估。風險概率評估法(PRA)是用于評估復雜系統可靠性和有效性的正式技術方法的集合。PRA技術通過綜合簡單部件故障率的已知信息，利用正式的數學模型，對系統可靠性作出令人信服的評估。對于大部分電氣、電子和機械部件來說，都有其可供參考的故障率數據。PRA的計算方法參考這些數據，并考慮到各部件在特定系統中相互作用的因素，利用專業知識將他們融合一起。所以，在系統組成以前，就能評估出復雜系統的故障率。

　　MTechnology 公司將停電分為兩類：

　　超過10秒鐘的長時間市電中斷：在這種情況下，通過命令自動轉換開關切換到運轉狀態，交流電源轉移到發電機，然后發電機啟動運行。在發達國家發生十秒鐘以上電力中斷的情況并不多見。事實上，根據美國電力研究所(EPRI)的評估結果顯示，用戶遭受電壓下跌的幾率要高出電力完全中斷幾率的十倍之多。在電力完全中斷的案例中，超過10秒鐘的情況不超過4%。

　　故障樹分析顯示，自動轉換開關故障是引起備用電源系統故障的最重要原因。使用中的自動轉換開關發生故障的次數大約占系統預期故障次數的95%。模型中使用了電機及電子學工程師聯合會黃金書(IEEE Gold Book)的數據，其故障率大約為每小時10-5，或超過100,000小時(11年以上)的故障平均間隔時間，這說明整套機電部件在持續使用中性能良好。因為自動轉換開關只是單點故障，所以它的故障率占據了大部分的系統故障，且自動轉換開關故障幾乎總會導致系統故障。因為自動轉換開關故障率、主開關柜故障率和發電機故障率是系統的主要故障率。下圖為故障樹模型的Active Power飛輪UPS簡化單線流程圖。

　　數據顯示：包含Active Power飛輪 UPS的系統幾乎不會發生故障。短時間電力中斷情況所作的模擬次數是長時間電力中斷模擬次數的100多倍。增加短時間電力中斷故障率將對以上結果有重要影響。　

    小于10秒鐘的短暫市電中斷：這種情況下，在市電恢復前，UPS中儲存的能量足以支持負載正常運行，所以就不必考慮將電源轉移到發電機上的問題。在這種情況下，將會明顯顯現出兩套UPS系統核心可靠性的差別。

　　在短時間電力中斷的情況下，儲存的電能足可以維持任何電力干擾的通過時間。假定小于10秒的電壓下降和電力中斷情況占所有電壓下降和電力中斷情況96%，這個衡量標準在決定單個UPS系統可靠性方面具有重要作用故障樹分析顯示，可檢測到的電池故障和檢測不到的電池故障占所有雙轉換蓄電池故障的90%。在良好的維護保養及有效測試情況下，能夠降低電池故障率，上述雙轉換蓄電池的理論故障率是在這個基礎上得出的。參考MTech研究結果，經驗告訴我們蓄電池在實際的使用中并不可能如同模型中預測的那樣可靠。雙轉換蓄電池UPS系統中，最有可能運行失敗的模式是檢測不到的電池故障，檢測蓄電池單元是相當困難的工作。即使使用最樂觀的假設，即使每月檢測雙轉換蓄電池且可檢測出大量蓄電池故障)，其對比結果仍是飛輪 UPS系統具有更高的可靠性。在實際使用中，大部分電池故障是檢測不到的，所以飛輪UPS更具優點。有專家指出“UPS系統中最容易出現故障的部分就是蓄電池。唯一確保蓄電池可靠工作的方式就是定期測試。蓄電池可能表面看起來很好，但實際是處于失效的邊緣。大多數數據中心使用了幾乎10倍于實際需求的維護量。而‘過量維護’恰恰降低了系統的可靠性，因為人為干預是所有因素中可靠性最低的。”