電源使用效率(PUE)是最重要的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一,它可以顯示數(shù)據(jù)中心的能源使用效率。
PUE是一個(gè)比率,定義為數(shù)據(jù)中心使用的功率除以其IT設(shè)備使用的功率。具體地說,它顯示了實(shí)際的IT設(shè)備所用的電力與數(shù)據(jù)中心的所有服務(wù)(還包括冷卻、照明、電網(wǎng)設(shè)備等)所用的電力相比有多大。
通過采用最佳做法,每年的平均PUE可能達(dá)到1.1甚至更低。
了解PUE是很有用的,但在解釋它實(shí)際顯示的內(nèi)容時(shí)要小心。這是因?yàn)镻UE只是以瓦(W)為單位測(cè)量的有功功率的比率,而向數(shù)據(jù)中心供電的功率包括有功功率和無(wú)功功率。
無(wú)功并不做任何實(shí)際工作,但需要向感性或容性負(fù)載供電,以維持網(wǎng)絡(luò)中的電壓穩(wěn)定。
數(shù)據(jù)中心中典型的感應(yīng)負(fù)載包括運(yùn)行冷卻應(yīng)用的電機(jī),美國(guó)站群服務(wù)器,而計(jì)算機(jī)服務(wù)器電源單元?jiǎng)t是電容性負(fù)載的好例子。
如果不在用電負(fù)荷處立即管理無(wú)功功率,可能會(huì)造成整個(gè)電網(wǎng)的巨大損失。
同樣重要的是要記住,非線性負(fù)載,如變速驅(qū)動(dòng)器(VSD)、LED照明、UPS和帶有開關(guān)電源的服務(wù)器也會(huì)消耗無(wú)功功率
它們吸納電流的特殊方式會(huì)導(dǎo)致電流失真。除了有功(基波)電流外,還有一種稱為諧波的無(wú)功電流分量
諧波是網(wǎng)絡(luò)中的一種電氣污染,會(huì)導(dǎo)致能量損耗增加,降低電網(wǎng)可靠性,美國(guó)服務(wù)器,并縮短所連接設(shè)備的使用壽命。
為了估計(jì)網(wǎng)絡(luò)中存在的無(wú)功功率,使用了一個(gè)稱為功率因數(shù)(PF)的值,它顯示了工作的有功功率與提供給電路的總功率之間的關(guān)系。功率因數(shù)越接近1,網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功功率越小,網(wǎng)絡(luò)的效率和可靠性就越高。
公用事業(yè)公司經(jīng)常因功率因數(shù)較低而懲罰消費(fèi)者,因?yàn)檫@要求公用事業(yè)公司提供更高的發(fā)電和配電能力。
在采取措施改善PUE時(shí),如安裝用于冷卻應(yīng)用的VSD,檢查數(shù)據(jù)中心電源網(wǎng)絡(luò)受到的影響至關(guān)重要。
在冷卻過程中,驅(qū)動(dòng)器平均可節(jié)省20%至60%的能源。但它們的不利之處可能是電網(wǎng)中的能源損失增加——而PUE不會(huì)反映這一點(diǎn)。
在設(shè)計(jì)中采用電容器的標(biāo)準(zhǔn)VSD通常能夠很好地補(bǔ)償其控制的感應(yīng)負(fù)載的無(wú)功功率。驅(qū)動(dòng)器使用電容器向電機(jī)提供無(wú)功電流,并保護(hù)供電設(shè)施免受無(wú)功電流本身的來(lái)源的影響
然而,帶有有源前端(AFE)和直流電容器的更為復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)器,如ABB的超低諧波(ULH)驅(qū)動(dòng)器,還可以通過補(bǔ)償其他網(wǎng)絡(luò)電感或電容性負(fù)載來(lái)進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)效率。
而諧波的情況則不同。諧波性能很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)。
諧波的影響是以總諧波失真(THD)的百分比值來(lái)衡量的,THD是所有電流或電壓諧波與基波電流或電壓之間的關(guān)系。在不存在電壓或電流諧波的情況下,THD為0%。
具有內(nèi)置阻抗的典型6脈沖驅(qū)動(dòng)器的THDi約為40%。與沒有諧波的系統(tǒng)相比,這會(huì)導(dǎo)致線路電流增加8%,而能量損失則增加16%。
與其使用額外的濾波器來(lái)解決諧波問題,不如不使用不會(huì)引起諧波的變頻器?有源前端驅(qū)動(dòng)器即使在部分負(fù)載下也會(huì)產(chǎn)生異常低的諧波含量,從而降低了電網(wǎng)故障的風(fēng)險(xiǎn)并提高了效率。
盡管將PUE保持在1附近很重要,但是注意控制冷卻應(yīng)用以達(dá)到該水平所使用的VSD技術(shù)也很重要。這是因?yàn)閂SD的選擇不僅會(huì)影響冷卻過程的效率,還會(huì)影響電網(wǎng)的效率-這在PUE中沒有得到體現(xiàn)。
歸根結(jié)底,是所有系統(tǒng)(包括制冷和電力網(wǎng)絡(luò))的效率決定了數(shù)據(jù)中心的真正能源效率。
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