近日，柴靜關于霧霾的調查視頻《穹頂之下》在各大新聞網站、視頻網站曝光，48小時播放量超2億，引爆了公共對治霾及環保的熱烈討論。污染物排量放大被曝出是主要原因。其中，日常發電、工業生產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。唯有節能減排，方可“撥霾見日”。然而對抗霧霾不僅需要每個公民身體力行，更需要企業的積極參與及政府的大力引導。

在我國大力發展信息化建設的今天，數據中心成為城市能耗“大戶”，在全球IT總能耗中，數據中心就占到了40%。中國工信部在“十二五”規劃中也指出中國的數據中心碳排放在“十二五”五年期間里將增加一倍。隨著產業的快速發展，數據中心的節能減排不僅關乎經濟效益，更關乎社會效益。

PUE值數據中心能效風向標

能源使用效能值（PUE）是國際公認的衡量數據中心節能減排的一個重要指標。據最新的報道，國外最先進的數據中心的PUE值可以達到1.06，而我們國家IDC的PUE平均值則在2.5以上，這意味著IT設備每耗一度電，就有多達1.5度電被數據中心的基礎設施所消耗，這一現象在中小規模數據中心中更為嚴重，通常其PUE的測量值普遍在3左右。這表明有大量的電能被消耗在供電系統、制冷系統等基礎設施上，而用于IT設備中的電能僅為總耗電的33%。

對于影響數據中心PUE值的供電、制冷兩大基礎設施而言，供電系統的能效是問題的根本，因為供電系統的低效加劇了制冷系統的負擔，雙倍地導致了PUE指標的攀升。而數據中心所有營運負載幾乎都是通過UPS電源來供電的，因此如何進一步挖掘UPS系統的工作效率，將是快速改善數據中心供電系統乃至整個數據中心PUE指標的核心途徑。

改變UPS工作模式改善PUE值

當前數據機房UPS系統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負載提供穩定的凈化電源。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結構的不同），如果對于當前數據機房普遍采用的2N電源系統架構，其正常工作的最大負載率僅為40%左右，在這一負載率下，UPS的工作效率也相應降低，通常約為85~88%左右，這導致了能源的極大浪費并降低了整個數據中心的PUE指標。

根據輸入市電的品質，市電的電壓與頻率波動，這一UPS系統的工作可分成下列三級：

第一級――綠色休眠在線模式。當市電的電壓與頻率波動較小時，UPS內部的整流器、逆變器、充電器均處于在線休眠狀態，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，提高了這些UPS內部核心部件工作的可靠性并延長其使用壽命。

第二級――雙變換在線模式。當市電的電壓與頻率波動超限時，UPS立刻轉切到整流、逆變的雙變換模式，此時UPS的 40%負載工作效率通常在85~94%左右,與目前數據機房UPS的工作模式完全相同。

第三級――電池放電逆變模式。當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，UPS將關斷整流器，進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。

根據國內典型的數據中心實際電能質量數據統計，對于進行上述分級運行的UPS系統，其一年的95%時間將運行在休眠模式，小于5%的時間工作在雙變換模式，不到1%的時間工作在電池放電模式。如果以一個負載容量為5000kW的中等規模IDC機房采用老式12脈沖相控整流UPS為例，假設其40%負載率下的效率為達到了國家能效III級UPS標準的87%為計算依據，其每年的電費節約將高達460多萬元。

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較好的情況下，將市電通過UPS旁路直接供電給數據中心的IT負載，而UPS內部的逆變器處于在線備份狀態，從而使整個UPS系統的供電效率高達99%，而且這一休眠效率受UPS負載率的影響極小，即使帶載率在10%以下時，系統效率也可保持在高達98%左右，實現了“UPS基本不耗能”的節能降耗總目標；同時通過微秒級的快速跟蹤及DSP技術，始終保持逆變器在線備份的電壓、頻率、相位參數完全與旁路輸入同步，保證了分級切換的“不間斷”。

由于IT負載電源自身的穩壓功能以及現代數據中心機房UPS供電系統通常具有的較好電能品質，在絕大部分市電品質良好的工作時間內繼續讓UPS工作在雙變換模式不僅是能源的無端浪費，而且這一多余的重復變換還導致了UPS事故的高發和可靠性的大幅度下降，因此轉變傳統技術觀念，在數據中心機房廣泛采用UPS綠色休眠在線技術作為主要工作模式是大勢所趨。

綠色休眠在線模式UPS選型

綠色休眠在線模式對UPS的技術設計提出了新的挑戰，即分級轉換問題。傳統的“效率優化”或“旁路優先”技術一直無法解決“效率優化了”但轉換時間太長(超過8ms)，或轉換時間改進了但“效率不夠優化（僅96~97%”）的矛盾，由此導致了工作在這一模式的UPS工作可靠性和穩定性不高，機房負載始終處在供電中斷風險的隱憂之中。

與傳統解決方案不同，全球領先的動力管理公司伊頓采用專利的電力檢測技術和休眠控制技術，通過多DSP技術架構并引入先進的“云”計算技術理念，融合電力電子技術的最新進展，實現了系統效率、轉換時間及轉換安全性三者的有機統一，大幅度提高了UPS在休眠狀態及“休眠”到“喚醒”工作轉換過程中的節能效率，并確保了高可靠性。

以伊頓電力專家9395系列UPS（Power Xpert 9395）為例，分級切換時，UPS輸出三相電壓動態偏離值遠小于UPS標準CLASS 1及計算機安全標準ITIC曲線的輸入電源安全要求，表明其切換瞬間的電壓波動完全優于IT負載對輸入電壓波動的容差；此外，三相電壓和單相電壓實際測量的波動的切換時間為1.6ms，這一時間不僅遠小于機房IT負載所要求的安全轉換間隙，還遠小于數據中心機房常用的靜態轉換開關STS 所能達到的最快4～5ms的轉換時間，從而確保了機房負載在轉換過程中的供電安全性。

這一在線休眠模式不僅能輕易地實現UPS單機的休眠，而且能實現多臺并機系統的休眠，所以它非常適合擁有大容量UPS的數據中心機房。在國外，這一技術得到了非常廣泛的應用，帶來了數據中心電源安全與節能和諧統一的革命性變革；在國內最大的IC制造業，70多臺伊頓電力專家9395系列正成功地以在線休眠模式工作著。

結論

由于UPS技術的飛速進步和多年的成功應用，UPS綠色休眠在線技術在提高能效、保證輸出電能的切換穩定性、切換快速性及切換的可靠性方面得到了可靠的技術保障和長期的實踐驗證，從而為綠色休眠技術在數據機房的廣泛應用消除了不必要的技術顧慮。采用效率高達99%的綠色休眠技術UPS，可大幅度提高數據中心基礎設施的節能降耗水平，從而提高數據中心機房的PUE指標踏上一個全新的臺階，因此它應該成為當今數據中心UPS電源必須的功能和首推的工作模式。