数据中心节能：UPS自老化模式在数据中心的应用探索

　1、 UPS自老化模式简介

　　UPS自老化模式，是将UPS软件工作模式设置为自老化模式，令UPS逆变器跟踪旁路的电压幅值、相位、频率，将UPS逆变器从传统意义上的电压源模式转变为电流源模式，经过旁路反馈到前端电网。与光伏逆变器发电并网的原理有类似之处。

　　自老化主路逆变模式见下图：

　　在此模式下，可见在无需连接假负载的情况下，可以实现UPS的整流器、直流母线电容、逆变器，静态开关、交流滤波电容、保险、电缆连接线、电流互感器及霍尔传感器等磁性元器件的全容量测试。常规UPS自老化输出电流百分比为30%-130%，可实现UPS轻载30%，满载100%，过载110%及125%的单机带载测试的不同需求。

　　同时，自老化模式下还可以进行电池放电。自老化电池模式见下图：

　　UPS自老化是一种非常成熟的应用技术，当前主要用用场景在UPS出厂测试环节。

　　二、UPS自老化模式的应用优势

　　当前新建数据中心的第三方验证测试或UPS出厂检测均需进行UPS带载测试。

　　与传统的UPS联接假负载进行测试的方式相比，UPS自老化模式其有如下的优势：

　　1、 节约电力能源

　　在自老化测试过程中，损耗仅为UPS自损耗，而UPS自老化的自损耗与UPS连接假负载测试时的损耗几乎一致，从而直接节约了假负载的功耗。以当前新建数据中心主流UPS容量为500kVA(满载输出PF=1.0)为例，自老化模式可以节约500kVA*1.0=500kW的功率损耗。以一个大型数据中心100台500kVAUPS的第三方验证测试为例 ，满载旁路及主路逆变供电各2小时的要求下，每台500kVAUPS自老化满载测试相比假负载满载测试可节约500kW*4H=2000kW·H电能，100台的单机测试共计节约2000kW·H*100=200,000kW·H。以居民月度用电200kW·H估算，节约的电能可供1000户家庭使用一个月。

　　2、 节约假负载的租赁费用

　　单机带载测试过程中时无需租赁假负载。如现场为并机系统，通过优化测试计划，假负载的租赁时长也可缩短为UPS并机测试或数据中心联调测试的计划时长。UPS并机或数据中心联调测试可以同步对柴油发电机、变压器、配电柜、列头柜、PDU等设备及其回路中的线缆连接和机房制冷能力等进行同步测试。

　　3、节约假负载的联接工程费用与时间

　　(1)集中式假负载测试需要链接假负载至UPS输出端或UPS输出配电柜的接线位置，如现场无冗余接线位置，那么安装工序需要涉及拆卸已安装好的功率线缆，再联接假负载的功率线缆，UPS系统测试完毕后再拆卸假负载联接功率电缆，恢复原系统中的输出接线。

　　(2)分布式假负载需专人在机房列间机柜内进行搬运、布放及容量投切控制。

　　4、节约测试时间

　　(1)在自老化模式下，电流同时通过整流器逆变器及旁路，节约了原假负载测试模式下旁路带载测试的时间。

　　(2)多套UPS工况下，可同时进行多套UPS自老化测试，节约了原假负载测试时的转场时间。

　　三、当前UPS自老化模式在数据中心的应用场景案例

　　1、UPS设备更新

　　数据中心的生命周期的中后期，当UPS已到达使用寿命时，会有UPS设备更新的需求计划。此时后端的负载供电安全是割接方案中最重要的关注点，整个割接步骤需要尽可能的简洁、可靠。某客户的2台UPS组成的并机系统割接过程中，首先需要将2#UPS关闭，负载由1#UPS供电，拆出2#UPS后，线缆尽量利旧的情况下，原位置安装新UPS。此时如对整机进行传统假负载测试，需要增加工程量，延长割接工期。如不进行测试，数据中心建设人员和运维人员，以及使用方均认为存在一定的风险。各方听取了UPS厂家实施UPS自老化模式测试的建议后，采用UPS自老化的方式进行满载测试，UPS通过现场测试，顺利实现安全割接。

　　【某通信行业客户设备更新应用案例】

　　2、 UPS整机延寿

　　在某些不便于进行整机更换的场景下，如机房静电地板承重不足，新旧设备搬运空间不足等情况。维谛技术提供了UPS的延寿方案，对到期的UPS整流功率组件、逆变功率组件、静态开关功率组件，电路板，磁性元器件，电容组件，风扇组件等进行现场更换，达到出厂标准。在UPS延寿过程中，便采用了UPS自老化模式进行带载测试，对上述系统性更换的组件进行了充分的性能检测，使UPS达到出厂性能标准。

　　【某金融客户延寿案例】

　　3、 UPS年检维护

　　在年检维护的过程中，部分客户的使用规定需要定期对UPS进行满载测试和电池放电容量测试，而多数客户实际负载不支持这样的测试。以往需要额外租赁假负载及承担安装假负载的费用。当前我们会提供UPS自老化模式测试的方案，进行对应负载率下的带载测试以及恒功率电池放电容量测试，节约了客户的时间与费用，达到同等目的。

　　【使用自老化电池模式需注意，通过旁路向前端输送的电能功率建议小于上级变压器的当前带载功率，否则可能会影响电能计量。】

　　4、作为回馈型电子假负载使用

在UPS主旁分离的情况下，UPS可以作为回馈型电子假负载使用，测试主路和旁路回路之间的线路和用电设备。以下图为例，当使用UPS自老化模式时，可实现电流从SourceA 到 Source B，经过线路及其线路上的断路器、仪表、功率补偿柜等，在此模式下可以进行相应的测试。

　　四、UPS自老化模式在数据中心的应用意义

　　在同等测试效果的情况下，我们总结出UPS自老化模式的优点：

　　1、节约电力能源

　　2、节约假负载的租赁费用

　　3、节约假负载的联接工程费用与时间

　　4、节约测试时间

　　在当前“碳达峰、碳中和”的战略背景下，数据中心的节能减排也受到了更多的关注。UPS自老化模式节能效果显著，实施便捷，可以有效降低用户对能源、时间、资金的投入。UPS自老化模式当前主要应用场景仍以出厂检验为主，随着更多的用户不断深入的接触与了解其节能意义，相信UPS自老化模式在数据中心中的应用会逐渐增加，将包括但不限于数据中心UPS第三方测试、UPS设备更新、UPS延寿项目、UPS年检维护。千里之行，始于足下，数据中心领域的每一项节能减排的技术应用，都是为实现3060的双碳战略目标而努力。维谛技术在节能减排的技术推广与应用上，一直在行动。