專訪伊頓飛瑞 電氣事業電源品質事業部產品行銷部經理 張順安 Gary Chang
伊頓飛瑞先進的綠能UPS技術,可大幅提升IDC網路數據中心(俗稱電腦機房)整體的能源使用效率,進而精簡營運成本,透過整體電力品質提升,各電腦設備相互干擾情況也可同步降低;不但可節能減碳,還能”超越自我”,為環保做出重大貢獻。

IDC機房中,各種IT設備的功能均不相同(如核心資料運算、伺服器、資料儲存、網路通訊、監控…等),所需各式的電力負載特性(如整流性、電感性、電阻性等)也大有差異,這些差異衍生出線性與非線性的綜合性負載需求,然而交錯複雜的綜合性負載,除了導致更大的UPS電力需求外,也會造成低效率運轉與無意義耗能;而為降低耗能帶來的高溫,機房的空調溫度必須調低,才能確保系統順利運作,間接增加電費支出。
為避免此類情況一再發生,身負公共市電與各種IT設備電力轉換重責的UPS,除了必須穩定供給可靠電力外,更需對整體IDC電力供給系統,發揮治理與改善的功效,這就是不斷電系統的最新概念─綠能UPS。
IDC機房為何會低效率運轉耗能?核心供電UPS的綠能對策為何?伊頓飛瑞理張順安經理做了以下分析:
綠能UPS技術上的先進指標
綠能UPS可降低無謂能耗,提昇機房用電效率,主要特點有6項:
1. 高輸出功因: p.f.=0.9 v.s. p.f.=0.65
IDC機房用電環境中,各類 IT電腦設備是電力能耗的源頭,同時也是改善效率的重心,目前具備功因改善的PFC Switching Power Supplier,已將電腦負載功因從p.f.=0.65提升至p.f.=0.9,也廣泛應用於高電力密度的電腦設備(如刀鋒伺服器),從而有效發揮輸入電力容量,在此狀況下UPS也必須提升輸出功因達p.f.=0.9的環保負載需求,減少無效虛功所致的耗能與額外配線成本。
具備高輸出功因的UPS,可提供IT電腦設備更充足的有效電力,降低因較大無效功率負載所致的過載(Over Load)當機機率。
2. 低輸入電流諧波: <5% v.s. <30%
IDC機房中,各種設備同時運作時,錯綜複雜的綜合性負載,會導致電力供給端產生不同頻率的諧波失真,將可能因輸入無效電力損耗、電力饋線積熱,導致各設備相互干擾,嚴重影響系統運轉,要解決此一問題,可從UPS著手,利用低輸入電流諧波的UPS來減少干擾,讓系統穩定運作。
3. 高輸入功因:pf:0.99 vs 0.8
目前在IT電腦設備中,全面性改善負載功因的PFC主動式功因調整設備費用昂貴,也帶來額外建置成本;具備高輸入功因改善功能的綠能UPS除了供給核心UPS電力外,也同時改善所有負載功因最高達pf:0.99,可為用戶免除虛功電費外,也讓公共市電可有效利用,達到節能減碳目的。
4. 先進的ABM電池管理技術:
ABM電池管理技術( Advanced Battery Management)為間歇式充放電管理,以往電池都採均充模式藉以維持電池飽充狀態、如此容易對電池極板產生破壞並加速老化;具備間歇式充放電管理的UPS可加以改善,可提高電池的使用壽命達50%,在UPS長達10年的運轉期間中,減少電池組更換1~2次,降低電池對地球汙染。
5. 模組化的彈性擴充能力:
IDC機房建置初期,為因應變動性負載容量與未來擴充需求,多會採用大於實際負載需求的高容量UPS,此舉往往導致UPS長期處於超額備載(閒置容量) 的運轉狀態,造成多餘建置成本負擔與低負載率運轉時的電費流失。
新一代的UPS採行模組化設計,提供彈性的未來擴充選項,不須一次到位方式建置UPS系統,只需於新增負載需求時,適當的追加擴充模組;無論是投資成本或節能的經濟效益,都顯著提高。
6. 高整機運轉效率:
目前許多傳統的UPS,整機運轉效率都已達90%以上,惟其中絕大多數的IDC機房,在系統運轉可靠度的考量下,電力系統建置必須加入不同等級的備援(N+X)與擴充設計,這往往導致UPS長期處於50%以下低負載率的運轉,也讓UPS在實際運轉時,無法達到90%以上的高效運轉。
現在環保節能意識抬頭,新世代UPS在追求上述各項綠能指標時,已將其整機系統運轉效率提高到94.6%,同時更針對IDC機房中,20%~40%低負載率運轉系統,設計出可維持92%以上整機高效運轉的綠能UPS,提昇了傳統UPS 5%~7%的實際系統運轉效率;運轉效率的直接提升也同時減少廢熱產生,進而降低空調製冷的能耗與電費。
中大型IDC機房的高效節能對策
即便是些微的用電效率提升,都能為高用電系統用戶帶來可觀的節能與經濟效益,張順安經理指出,伊頓飛瑞在高效綠能UPS的基礎上,提供『即需即用』(Double Conversion on Demand)卓越性的節能管理系統,可使中大型IDC機房的節能成效更上一層樓,主要功能可分為兩項:
1. ESS節能管理系統:Energy Saver System
市電品質正常時,伊頓飛瑞的高效綠能UPS,在獨立單機模組的運轉中,以在線互動的即時運作方式,提高整機工作效率至99%,而傳統ECO經濟模式最多只能作到97%,在反應時間方面,高效綠能UPS可以低於2 ms進行在線供電轉換,比傳統式UPS能提供更快速可靠的電源保護使用。

2. VMMS可變電力模組管理系統:Variable Module Management System
在中大型IDC機房中,多機備援的UPS並聯運轉系統,可藉由模組化的應用,將處於低負載率運轉系統,暫態性調控閒置電力模組,使之進入休眠狀態,僅保持必要的電力模組供應負載系統所需的有效電力,以減少電力系統中非必要性能耗,並以『即需即用』(Double Conversion on Demand)的模式,提供最佳化的在線式即時電力備援,同時也獲得動態性最佳輸出效率。
以1500kVA(N+1)的中大型UPS系統為例,當負載率處於1100kVA時,VMMS將隨著負載變動調控閒置電力模組,讓系統運轉效率由93.9%提升至94.3%,若隨後負載率再度下降至880kVA,系統效率也可再度由93.9%提升至94.3%,隨時保持最佳的系統運轉效率。

承擔IDC機房電力核心的綠能UPS,除了具備先進的技術指標外,也讓整機運轉高效率提高到5%~7%,為IDC機房帶來的電費減省,將可達10%以上,換算成投資成本,只要使用達5~7年,所省下來的電費就足以支付購入UPS主機設備成本,對企業來說十分划算。
綠能UPS的環保綠葉標章
對環境保護的體認與追求,已是伊頓飛瑞產品設計的必然條件,張順安經理表示,伊頓飛瑞以綠葉標章圖案,呈現其綠能UPS符合節能減碳標準的環保使命;之前推出的EATON 9395與Blade UPS均已通過此一嚴格標準,近期的EATON 9395產品,更獲得美國綠色建築協會USGBC和其LEED評分系統的SMaRT認証,肯定了伊頓飛瑞在綠能環保的努力。
張順安經理表示,綠能UPS導入初期,雖然成本支出較高,不過IDC機房整體能源使用效率的提升,將可帶來實質的成本精減,而更重要的是,透過供電品質的提升,不但可減少設備間的干擾與損失,也能降低公共市電使用量,同時對環保與節能減碳也有相對貢獻,由此看來,綠能已成新世代UPS的重要概念,伊頓飛瑞將會鎖定此一趨勢,陸續提供更高品質的產品。
伊頓飛瑞產品行銷部經理張順安指出,綠葉標識是期許產品能完全符合環保節能需求的綠能UPS標準,未來也將持續朝這個理想邁進
