碳達峰、碳中和，綠色可持續發(fā)展已經(jīng)成為我們的共識。伴隨著(zhù)日益提升的算力需求，數據中心能耗問(wèn)題也進(jìn)一步引起人們的重視。數據中心如何才能實(shí)現綠色可持續發(fā)展？新能源的采用會(huì )為數據中心供能帶來(lái)什么新變化？又將如何去進(jìn)行應對？日前，施耐德電氣在武漢舉辦的三相UPS Galaxy V系列產(chǎn)品評測活動(dòng)中，施耐德電氣關(guān)鍵電源業(yè)務(wù)數據中心科研中心總監林密、三相UPS產(chǎn)品經(jīng)理連博、首席技術(shù)專(zhuān)家石葆春向我們揭示了如何通過(guò)Galaxy V系列產(chǎn)品的“E變換”功能，實(shí)現數據中心供電的高可用性和低TCO。
新型電力系統中出現更多比例的可再生能源
當下全球都在倡導低碳、綠色，未來(lái)可再生和清潔能源占比會(huì )越來(lái)越多。我們國家現在的風(fēng)能、太陽(yáng)能、水電、核電等可再生及清潔能源占比約占整個(gè)國家能源的16%。像石油、煤碳這種不可再生能源為84%。到2025年，我們國家在可再生及清潔能源占比力爭要達到25%。未來(lái)這個(gè)比例可能會(huì )越來(lái)越高，分布式能源的占比也會(huì )越來(lái)越大，這會(huì )對整個(gè)數據中心的設計、架構、以及產(chǎn)品都會(huì )有新的要求。
可再生能源主要來(lái)自于水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能，并且主要都是以電能的形式出現。這些能源都很容易受到自然因素的影響，由此而產(chǎn)生出來(lái)的電力供應也并不像傳統火電電能那樣穩定。于是在采用更多來(lái)自于電網(wǎng)或本地分布式可再生能源的數據中心中，就會(huì )出現一些全新的應用需求，例如儲能、峰谷電價(jià)差降本功能、增容扛峰等等。
而施耐德電氣推出的三相UPS Galaxy V系列產(chǎn)品，具有20-80%的大功率充電能力，兼容鋰電池儲能、具有峰谷電價(jià)差降本功能和增容扛峰功能，能夠實(shí)現與新型電力系統的互動(dòng)與兼容。很好地實(shí)踐了綠色可持續發(fā)展的理念，為碳中和做出了貢獻。
Galaxy V系列所具備的E變換模式，進(jìn)一步提升了系統的效率降低TCO，并延緩了部件的疲勞和老化，提升了可用性，為高可用性碳中和的數據中心做出了貢獻。
本次主要是對E變換模式進(jìn)行了功能和參數的測評。
革命性的E變換運行模式
E變換技術(shù)是施耐德電氣在2012年取得的專(zhuān)利，并在2014年首次應用到Galaxy VM系列產(chǎn)品上，該技術(shù)是UPS行業(yè)的一個(gè)重大革命，突破了傳統雙變換和ECO旁路運行模式的局限，可以為用戶(hù)帶來(lái)多維度的價(jià)值。
E變換模式工作原理圖
E變換技術(shù)融合了在線(xiàn)雙變換和ECO模式兩大模式的優(yōu)點(diǎn)，既延續了前者的穩定可靠，又兼顧了后者的節能高效，效率更可高達99％，在保證可靠安全的前提下，實(shí)現電費節省。
以Galaxy VL 500KW為例，半載下相比傳統UPS每年可節約15萬(wàn)度電，相當于減少CO2排放157207公斤。當市電發(fā)生故障中斷供電時(shí)，E變換可以實(shí)現0ms切換到逆變器輸出，保證供電連續性的無(wú)縫銜接，同時(shí)也具備全天候的諧波處理能力，輸入功率因數0.99，輸入電流諧波<3%，避免UPS成為電力污染源。
E變換技術(shù)已經(jīng)應用在Galaxy V系列每一款產(chǎn)品當中，將為客戶(hù)的業(yè)務(wù)連續性提供更可靠、更高效的保障。
通過(guò)在施耐德電氣武漢實(shí)驗室采用Galaxy VS系列 100kVA UPS主機，進(jìn)行了E變換模式的功能測試展示中我們可以了解，E變換模式下，逆變器一直處于工作狀態(tài)，與旁路市電并聯(lián)，共同支撐負載。最終控制的結果是，旁路市電提供有功功率和基波電流，而逆變器提供無(wú)功功率和諧波電流。當旁路市電故障或超出設定允許的窗口范圍后，系統會(huì )關(guān)斷旁路可控硅，0ms切換到雙變換模式，由逆變器100%的支持負載。
E變換模式功能測試示波器圖像截圖
功能和參數測試記錄如下：
1.功率因數校正和諧波電流處理的能力
在60% RCD電子負載下（用UPS模擬嚴苛的負荷），測得輸出功率因數0.7，輸出諧波電流91.5%。而輸入功率因數0.98，輸入諧波電流13.3%。
2.三相負載平衡調整的能力
調整負載使得三相負載不平衡，三相輸出電流分別為59.8A，16.6A，61.2A，輸入三相電流為49.4A，42.2A，48.0A。
3.切換時(shí)間
拉掉開(kāi)關(guān)，模擬市電斷電，用示波器捕捉輸出電壓波形。E變換模式下，逆變器100%支撐負載，不存在切換時(shí)間，因此0ms中斷。而同樣的測試中，ECO旁路模式下，切換時(shí)間為5.1ms。
4.效率
除了E變換工作模式以外，Galaxy V系列還具有很多獨特的優(yōu)勢。例如，新成員Galaxy VL 采用了模塊化設計，使用50 kW功率模塊，功率從200 kW可擴展到500 kW。柜體結構設計緊湊占地面積僅為0.8平方米，易于安裝、使用和維護。此外，Galaxy VL系列在逆變器設計上也采用了新型的混合三電平逆變器技術(shù)，在采用普通IGBT器件時(shí)，逆變效率可達97.5%。同時(shí)IGBT承壓降低到400V，提高了器件的可用性。
最值得一提的是，Galaxy VL系列具有開(kāi)創(chuàng )性意義的Live Swap（在線(xiàn)插拔），采用防觸控安全設計以及物理分隔，使得電弧能量低于1.2cal/cm2。并已經(jīng)獲得全球權威的UL第三方測試認證，可以真正確保電氣安全、人身安全和便捷維護兼得。
新發(fā)布的Galaxy VL系列吸收了模塊化UPS設計理念和負載均衡的技術(shù)。一個(gè)模塊50kw，3U，重33kg，并機模式下，以模塊為單位均衡負載；當一個(gè)模塊失效時(shí)，可以由其他功率模塊均分負荷，系統更可靠。輕巧的尺寸設計，規格200-500kVA的外形尺寸寬*深*高 850mm*925mm*2055mm，占地面積僅為0.8m2，可以節省安裝空間，為配電規劃提供更多選擇。
更好地與電網(wǎng)匹配、更高的效率、更長(cháng)的設計使用壽命以及更小的尺寸設計，使得Galaxy VL系列UPS不但可以滿(mǎn)足現有電網(wǎng)的使用需求，更可以在不遠的將來(lái)，為綠色清潔能源的廣泛采用提供可靠的支持。此外當Galaxy V系列UPS與施耐德電氣通過(guò)UL9540A標準認證的（用來(lái)評估電池儲能系統大規模熱失控火蔓延情況的測試方法，受到相關(guān)部門(mén)的廣泛認可，也是美國權威的行業(yè)規范。）鋰電池柜相結合后，更可以為用戶(hù)提供出可用性更高、TCO更低、占地更少、更清潔環(huán)保、使用壽命更長(cháng)的UPS供配電系統，充分滿(mǎn)足未來(lái)綠色數據中心建設中的供電需求。
