環(huán)保部日前宣布，將2014年世界環(huán)境日中國主題為“同呼吸 共奮斗”，旨在推進(jìn)以防治PM2.5為重點(diǎn)的大氣污染防治工作；倡導(dǎo)全社會(huì)群策群力，共同行動(dòng)，積極參與到防治大氣污染的行動(dòng)中來。
從環(huán)保部發(fā)布的一季度空氣質(zhì)量狀況顯示，今年1-3月份，中國74個(gè)城市總體達(dá)標(biāo)天數(shù)比例為44.4%，首要污染物為PM2.5、PM10，其中PM2.5平均超標(biāo)率為49.1%，PM10平均超標(biāo)率為33.6%。環(huán)保部門表示，除了天氣原因以外，此次重污染根本原因還是污染物排放大，其中，日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)以及汽車尾氣等帶來的污染物，是造成城市空氣污染的主要原因。在我國大力發(fā)展信息化建設(shè)的今天，數(shù)據(jù)中心成為城市能耗“大戶”，在全球IT總能耗中，數(shù)據(jù)中心就占到了40%。隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排不僅關(guān)乎經(jīng)濟(jì)效益，更關(guān)乎社會(huì)效益。
如何衡量數(shù)據(jù)中心能耗
能源使用效能值（PUE）是國際公認(rèn)的衡量數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的一個(gè)重要指標(biāo)。據(jù)最新的報(bào)道，國外最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心的PUE值可以達(dá)到1.06，而我們國家IDC的PUE平均值則在2.5以上，這意味著IT設(shè)備每耗一度電，就有多達(dá)1.5度電被數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施所消耗，這一現(xiàn)象在中小規(guī)模數(shù)據(jù)中心中更為嚴(yán)重，通常其PUE的測(cè)量值普遍在3左右。這表明有大量的電能被消耗在供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施上，而用于IT設(shè)備中的電能僅為總耗電的33%。
對(duì)于影響數(shù)據(jù)中心PUE值的供電、制冷兩大基礎(chǔ)設(shè)施而言，供電系統(tǒng)的能效是問題的根本，因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)的低效加劇了制冷系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，雙倍地導(dǎo)致了PUE指標(biāo)的攀升。而數(shù)據(jù)中心所有營運(yùn)負(fù)載幾乎都是通過UPS電源來供電的，因此如何進(jìn)一步挖掘UPS系統(tǒng)的工作效率，將是快速改善數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)乃至整個(gè)數(shù)據(jù)中心PUE指標(biāo)的核心途徑。
改變UPS工作模式實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗
當(dāng)前數(shù)據(jù)機(jī)房UPS系統(tǒng)的工作模式為雙變換在線工作模式，即通過“AC-DC和DC-AC的雙變換”給IT負(fù)載提供穩(wěn)定的凈化電源。但是在這一模式下，UPS的效率較低，通常滿載工作效率僅90~95%（視UPS結(jié)構(gòu)的不同），如果對(duì)于當(dāng)前數(shù)據(jù)機(jī)房普遍采用的2N電源系統(tǒng)架構(gòu)，其正常工作的最大負(fù)載率僅為40%左右，在這一負(fù)載率下，UPS的工作效率也相應(yīng)降低，通常約為85~94%左右，這導(dǎo)致了能源的極大浪費(fèi)并降低了整個(gè)數(shù)據(jù)中心的PUE指標(biāo)。
與雙變換在線工作模式相反，綠色休眠在線模式的工作原理是在輸入市電品質(zhì)較好的情況下，將市電通過UPS旁路直接供電給數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載，而UPS內(nèi)部的逆變器處于在線備份狀態(tài)，從而使整個(gè)UPS系統(tǒng)的供電效率高達(dá)99%，而且這一休眠效率不受UPS負(fù)載率的影響，實(shí)現(xiàn)了“UPS基本不耗能”的節(jié)能降耗總目標(biāo)；同時(shí)通過微秒級(jí)的快速跟蹤及DSP技術(shù)，始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數(shù)完全與旁路輸入同步，保證了分級(jí)切換的“不間斷”。
根據(jù)輸入市電的品質(zhì)，市電的電壓與頻率波動(dòng)，這一UPS系統(tǒng)的工作可分成下列三級(jí):
第一級(jí)――綠色休眠在線模式。當(dāng)市電的電壓與頻率波動(dòng)較小時(shí)，UPS內(nèi)部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀態(tài)，不僅基本不損耗電能，而且使主功率器件也處于電休眠狀態(tài)，提高了這些UPS內(nèi)部核心部件工作的可靠性并延長其使用壽命。
第二級(jí)――雙變換在線模式。當(dāng)市電的電壓與頻率波動(dòng)超限時(shí)，UPS立刻轉(zhuǎn)切到整流、逆變的雙變換模式，此時(shí)UPS的 40%負(fù)載工作效率通常在85~94%左右,與目前數(shù)據(jù)機(jī)房UPS的工作模式完全相同。
第三級(jí)――電池放電逆變模式。當(dāng)市電的電壓與頻率超出了UPS整流輸入所允許的電壓與頻率范圍時(shí)，UPS將關(guān)斷整流器，進(jìn)入電池放電工作模式，此模式下UPS的滿載工作效率約為86～95%左右。
根據(jù)國內(nèi)典型的數(shù)據(jù)中心實(shí)際電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)于進(jìn)行上述分級(jí)運(yùn)行的UPS系統(tǒng)，其一年的95%時(shí)間將運(yùn)行在休眠模式，小于5%的時(shí)間工作在雙變換模式，不到1%的時(shí)間工作在電池放電模式。如果以一個(gè)負(fù)載容量為5000kW的中等規(guī)模IDC機(jī)房采用老式12脈沖相控整流UPS為例，假設(shè)其40%負(fù)載率下的效率為達(dá)到了國家能效III級(jí)UPS標(biāo)準(zhǔn)的87%為計(jì)算依據(jù)，其每年的電費(fèi)節(jié)約將高達(dá)460多萬元。
由于IT負(fù)載電源自身的穩(wěn)壓功能以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心機(jī)房UPS供電系統(tǒng)通常具有的較好電能品質(zhì)，在絕大部分市電品質(zhì)良好的工作時(shí)間內(nèi)繼續(xù)讓UPS工作在雙變換模式不僅是能源的無端浪費(fèi)，而且這一多余的重復(fù)變換還導(dǎo)致了UPS事故的高發(fā)和可靠性的大幅度下降，因此轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)技術(shù)觀念，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房廣泛采用UPS綠色休眠在線技術(shù)作為主要工作模式是大勢(shì)所趨。