山頓ups不間斷電源HT33-80K在線式

塔式UPS與模塊化UPS投資對比分析

本文價格估算的主要假設如下:200kVA左右容量塔式UPS價格為A,200～400kVA(不含400kVA)單位功率價格與200kVA一致,400～800kVA塔式UPS單位功率價格為200kVA的90%,模塊化價格在塔式的基礎上上浮30%(考慮隨著模塊化市場充分競爭,模塊化UPS回歸合理價格)。

1 同等基本容量下投資對比

并聯冗余系統(tǒng)是Tier2及Tier3等級數據中心對UPS系統(tǒng)的要求,其實質是消除UPS功率部分的單點故障。針對此類場景,塔式UPS系統(tǒng)一般采用N+1并機的方式,而模塊化UPS可采用功率模塊N+X冗余。功率模塊N+X冗余通過配置不同的數目的冗余功率模塊,可達到*可靠性。一般情況下,采用每5個功率模塊冗余1個模塊的配置方式。根據需求模塊化UPS也可采用機架冗余的方式。因為對于備電時間相同的同容量系統(tǒng),無論是模塊化還是塔式UPS,配電與電池投入基本相當,不再包含在比較范圍內。表1對常用的200kVA、400kVA和500kVA基本容量需求時在模塊化UPS模塊冗余、機架冗余及塔式UPS冗余三種方案下的投資對比。

由表1可知,模塊化UPS可通過N+X配置大幅節(jié)約投資,而模塊化機架冗余方案投資較高,主要來源于單價的差異。對于2N系統(tǒng),模塊化UPS同樣因單價比塔式高30%,主機費用也會相應高出30%。2(N+X)配置時的分析等同于并機冗余系統(tǒng),取決于模塊化UPS的配置。

但需要注意的是,雖然模塊化UPS機架冗余方案初期投資相比塔式UPS略高,但在10年的生命周期內,其總擁有成本TCO遠低于塔式UPS,主要有以下幾個方面的原因:

·模塊化UPS一般具備更高的輸出功率因數,滿足同樣的負載需求,實際基本容量需求可能會略小于塔式機;

·塔式機的一體化設計造成運輸及安裝困難,工程成本提高;

·塔式機運行效率一般比模塊化UPS低2%,假定300kW負載,塔式、模塊化機架冗余和模塊化UPS模塊冗余運行效率分別為93%、95%和96%,空調COP為3,UPS系統(tǒng)容量為500kVA,假設A為20萬元,那么三種配置的TCO(僅考慮初期投資與電費)如圖1所示。由圖1可見,即使采用模塊化UPS機架1+1冗余方案,在3.5年內節(jié)約的電費收益即可與初期多投資的成本持平,之后則模塊化TCO低于塔式機;在不考慮能源成本增長的條件下,10年的生命周期內模塊化機架冗余方案可節(jié)約約50萬元;如果使用模塊化UPS模塊冗余方案,則可節(jié)約130萬元以上。

·模塊化UPS帶來額外的可用性優(yōu)勢可減少服務費用并大幅降低業(yè)務中斷風險。熱插拔設計使維護擴容非常簡單,在有備件的情況下10min運維人員即可通過更換故障單元快速消除故障,而塔式UPS故障則需要原廠處理,下電維護,故障恢復周期長,使業(yè)務斷電的潛在風險大大增加。

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2 考慮擴容時模塊化與塔式UPS投資對比

(1)模塊化UPS可更實現“按需投資”

因為擴容帶來的潛在風險,塔式UPS難以實現隨負載增長而擴容的建設模式。對于傳統(tǒng)塔式UPS,即使配電系統(tǒng)輸入輸出開關已配置,要實現擴容也必須購買原廠服務,且擴容過程操作復雜,易引入斷電風險,所以在可能的情況下,用戶需要盡量避免擴容操作,而是考慮未來數年的擴容需求,并依據未來滿負荷狀態(tài)規(guī)劃UPS系統(tǒng)容量。

而模塊化UPS以其在線擴容的特性可輕松實現邊成長邊投資。模塊化UPS客戶只需將機架容量配置到位,當負載增長時,客戶自主添加模塊并在操作屏幕上進行簡單操作即可完成擴容。此外,模塊化UPS單模塊顆粒度相比傳統(tǒng)塔式UPS更小,從而可根據負載需求,更匹配負載容量,實現*的按需投資,達到的經濟性。

因擴容性難易不同,對于塔式UPS系統(tǒng)來說,適合的建設方式是UPS按終負載容量購置。而模塊化UPS系統(tǒng)來說,合適的建設方式是配電按終容量購置,而UPS邊成長邊擴容。

(2) 配電應按終需求容量配置

出于成本與后期擴容難易程度兩個因素的考慮,UPS輸入輸出配電應按終容量需求配置。在擴容為計劃擴容時,UPS配電系統(tǒng)的ATS、防雷圖、總輸入空開、總輸出空開、輸入和輸出母線均應按終容量配置,而測量、顯示儀表及機架等造價相對較低,那么實際上按終需求配置和不按終需求配置的差別只是主路空開、旁路空開和輸出空開三個空開,其價值相比與整個機房投資比例非常小,按終容量配置并不會導致機房投資大幅增加,反之,擴容時新加入UPS的從輸入母線引電與并聯會大幅增加工作量和施工難度,因此UPS輸入輸出配電系統(tǒng)應按UPS終配置預留好擴容接口。下文的分析均基于配電已按終容量需求配置這一假設。

(3)不同配置下UPS系統(tǒng)初期投資對比

如上所述,塔式UPS系統(tǒng)建設的策略是“一步到位”,按終期容量需求配置UPS。在實際應用中,考慮初期投資或未來需求難以評估時,也有采用分期投入方式。下文以如下需求為例,對不同建設方式的投資進行分析:假設初負載基本容量為200kVA,后續(xù)負載基本容量將擴展為400kVA,電池系統(tǒng)備電15min。電池系統(tǒng)投資按為1+1系統(tǒng)主機投資的2/3估算。

表2、表3和表4給出了N+X配置下的投資對比情況。可見,模塊化UPS的建設方式比起傳統(tǒng)上塔式UPS按終負載容量配置的建設方式可大幅節(jié)約初期投資成本。而在N+X配置與2N配置時,雖然模塊化UPS初期投資比塔式UPS分期建設方案投資稍高,但前期建設難度低,后期擴容無風險,且擴容可根據負載匹配,實現投資回報率。塔式系統(tǒng)的擴容則必須選用同容量同型號機型。當負載率較低時,模塊化UPS還可以有更多的功率模塊處于冗余狀態(tài),從而提升容錯能力,進一步改善了可靠性。

3 結束語

通過上文的分析可以發(fā)現,得益于其邊成長邊擴容的特點,模塊化相比傳統(tǒng)塔式UPS,初期投資可大幅降低,而在整個生命周期內因為高效率、易維護性等優(yōu)異特性,模塊化UPS具備了更低的TCO。除此之外,模塊化UPS使施工的簡易性、系統(tǒng)的可維護性與可靠性都得到了大幅提升,是各類需要保障不間斷運行的關鍵業(yè)務的選擇。