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    設計緊湊的UPS在高密度關鍵任務資料中心裡不可或缺

    台達資通訊電源方案事業部 EMEA 區產品經理 Ross Peringuey

     

    在有限的空間中,資料中心需要更多更完善的電力備源來因應不斷增長的高密度和高功耗需求,設計緊湊且高功率的不間斷電源(UPS)通常是解決之道,但中小型資料中心需先考慮冷卻、冗餘、效率、架構…等等需求,再來選擇最合適的設備。

    像高性能運算和人工智慧等新應用,正在影響著中小型資料中心的設計和運營。隨著能源價格上漲和預算緊縮,提高運營效率是必要的。在每個機架中放置更多的IT資源,可有助於降低成本、節省空間和降低能耗。

    同時這也帶來了新的挑戰,資料中心整體架構也會影響UPS系統的供應,除非原有UPS的密度能與新IT設備相容,否則添加額外的UPS可能受到限佔地面積限制。高密度的先進應用在選擇不間斷電源解決方案時,需考慮資料中心和UPS中的技術條件。

    HPC,AI和密度

    大數據分析、機器學習和人工智能的興起正使資料中心電源基礎架構發生調整。 高性能運算(HPC)平台的GPU和CPU通常需並聯運作以處理新的工作負載,一台新的機架置滿高性能GPU可出色的以浮點運算去串聯應用,例如:醫療診斷,這種HPC每機架的功率密度提高到20-30kW,甚至更高。在451 Research進行的「基礎設施當務之急」調查中,超過50%的受訪者表示正在營運高密度HPC資料中心基礎設施。

    融合和超融合基礎架構

    不管是近年兩大趨勢,融合基礎架構(CI)和超融合基礎架構(HCI),或是與HPC結合的架構,這些架構雖然對機櫃密度的影響不大,但對UPS系統的可靠度有程度上的影響。

    CI通常是大型機架平台,將計算、存儲和網絡合併為一個完整的解決方案;HCI則以1U或2U機架為單元,整合多核心伺服器和本地存儲陣列。架構的主要區別在於,CI是存儲直接架設在伺服器本體,HCI則是透過虛擬機(VM)共享存儲。

    現在多達一半的資料中心都在使用超融合基礎架構,在這些虛擬化的高密度IT環境中,斷電的影響比非融合環境中要大得多。在這些架構下,UPS 具有 +1冗餘之類的可靠性功能非常重要。

    電源是造成停機的主要原因

    造成資料中心營運中斷的最常見的原因是電源問題,Uptime Institute的一項研究指出,資料中心營運中斷的原因,其中37%由電源問題所引起,而軟體和IT系統僅22%佔第二高比例。

    導致這些營運中斷的一種現象稱「潛變臨界」,當基礎架構因需求不斷擴充,但電力架構未同步更新,其運作默默不斷地超過負荷臨界值,就可能會發生營運中斷。像是HPC或HCI架構轉變而引起的密度上升時。

    資料中心的停機成本高昂,最近發生的案例中有10%以上的停機成本超過100萬美元,這是你需要仔細檢查UPS的重要原因。

    適用於關鍵數據的正確UPS類型

    當今可用的三種主要類型的不間斷電源系統是備援式、在線互動式和在線式。前兩種類型UPS在糾正電源的電能質量異常上可能有限制,例如: 在出現故障時需要較長的切換時間(25ms),這使它們無法用於中小型資料中心大部分的關鍵任務應用。

    台達採用雙轉換架構技術的在線式 Amplon RT 5-20kVA UPS,幾乎沒有切換時間。其可直接將電網電源轉換為直流電源為電池充電,並將直流母線的電源轉換回交流電源,為IT負載供電。此巨大優勢在於,電源始終已經來自直流母線,如果電網電源中斷,則無需進行切換,電池還可以緩衝瞬變電壓,產生乾淨高效的電源。

    使用並聯的UPS系統可以提供更長的備源時間,更重要的是,如果配置中的UPS單元或電池串之一出現故障,可確保電源不中斷。當兩個UPS系統並聯運行時,通常稱為+1冗餘;多個UPS系統並聯時,稱為N + 1架構,其中N表示處理負載所需的UPS系統數量,+1表示如果單元N之一發生故障時的備用系統數。並聯UPS系統對於銀行、製造和醫療保健等產業的關鍵任務應用非常有幫助,這些產業如果意外停機可能會造成嚴重影響。

    電池是任何在線式 UPS的具備要素,傳統鉛酸電池使用壽命很有限,而且定期要進行電池維護和更換。但是,鋰離子電池不需要頻繁維護,具有較高的功率密度,使用壽命是鉛酸電池的兩倍。電池換新數量減少從而降低了成本,這對於需嚴格控制營運成本的高密度數據中心而言,是一項重要優勢。

    旁路控制可將UPS從配電系統中完全移除。當發生UPS故障或需要維護的情況時,將電源切換到電網並移除UPS配電的旁路功能很重要,其可在不影響負載的情況下進行維護。如果沒有旁路,可能會出現不幸的情況,像是電網可用,但由於下游UPS無法正常工作,資料中心處於離線狀態。

    擴充高密度,應選擇合適的供應商和產品

    台達可以依客戶需求,滿足全世界任何地方UPS的供應和服務,這對於資料中心運營商是相當重要的優勢。台達全新 Amplon RT 5-20kVA 在線式 UPS ,採用雙轉換架構技術,具有高彈性和領先業界的高密度,在緊湊的2U尺寸中配有豐富的功能。

    對於機架密度提高但占地面積有限而導致電力需求增加的客戶來說,這是一個絕佳的解決方案。台達RT系列UPS具備優異的高輸出功率因數、高整機效率、可熱插拔的電池以及並聯配置,有助於解決由於高密度而引起的問題。台達Amplon RT 5-20kVA是市場上第一款標配外接鋰電池箱的UPS,你可以只更換一個電池,不用更換整個電池串,旁路控制可使系統保持在線狀態。

    台達全新RT 系列UPS系統也可解決其他產業應用的需求,例如: 在製造業和電信業中的邊緣運算設備中,其可在有限空間內確保關鍵任務應用不中斷。透過配電箱和維護旁路斷路器已集成到同一單元中,各式各樣的中小型設備將受益於RT 系列UPS的可靠性和高效率。

    Delta Amplon UPS, RT series 5-20kVA

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