如何选择、配置和降低UPS的成本？

Schneider electric 几天前发布的白皮书《如何选择、配置和降低UPS成本》为用户在选择UPS和配置架构时提供了更多选择。文章指出，由于IT设备增加、功耗增加、机房空间短缺以及节能减排的需求，用户在选择UPS时应关注适用性、可靠性和可用性、节能减排、运维管理和成本等多个因素。

根据需求选择适用的UPS。

随着UPS技术的成熟和进步，行业manufacturer开发并提供了低频型号、高频型号、模块化型号和特殊industry 型号。用户可以根据自身需求选择合适的型号。

选择单相或三相UPS

根据UPS要保护的负载和设备的电压范围或功率值，可以确定是否需要单相或三相UPS。一般来说，单相UPS可用于20kVA或以下的负载，而对于功率较高的负载则需要三相UPS。

如果决定使用三相UPS，则需要决定是使用三相输入/单相输出配置还是三相输入/三相输出配置？这与负载类型有关。数据中心的服务器等IT设备通常使用单相电源，而磁共振成像系统（MRI）或大型工厂车间机器等医疗设备可能使用三相电源。

在三相输入/三相输出UPS的情况下，负载平衡的问题将非常困难。例如，在石油和天然气行业，我们不希望花费更多的能量来处理负载平衡问题，因此我们通常选择三相输入/单相输出UPS。

另一方面，使用三相输入/三相输出的优点是可以采用集中电源保护方案，并且可以使用大型UPS来保护整个建筑或一组关键电路。从这个意义上说，用户的电源保护方案可以简化。

如何确定UPS和电池容量 1

UPS的容量

UPS的容量是根据被保护负载的能耗来确定的。UPS的基本容量E与负载能耗P之间的关系如下：当E≥1.2P时，应考虑在运行时不应超过其额定容量的60%到70%。出于安全和未来扩展的考虑，40%到50%实际上更为常见。

电池的容量

电池容量的计算可以是恒定的。电流方法或恒功率法进行计算。

粗略估算algorithm 如下：

UPS功率（VA）× 备份时间（h）÷ UPS启动直流电压（V）= 电池容量（Ah）

备份时间的选择

当电源中断时，客户所需的备份时间长度取决于现场是否有发电机。如果现场有发电机，客户只需要一到两分钟的延迟来为负载供电，直到发电机启动。如果现场没有发电机，UPS将单独为负载供电，需要确定客户需要多长时间。

功能选择

UPS电源系统的功能对系统的运行和维护管理非常重要。用户关注的功能主要包括：远程管理、自动关机、冗余、电源故障通知、电池更换警告、环境监测、状态显示、事件日志等。

UPS电源架构的配置

根据可靠性的不断提高，UPS的五种电源架构配置如下：

全容量或n设计

N系统包括一个单独的UPS或一组UPS，其容量与关键负载容量相匹配。

N冗余配置的缺点是，如果UPS出现问题，负载可能无法得到保护。特别是在具有多个模块的三相UPB中，这种结构带来了多个单点故障的风险。

串联冗余

通过隔离冗余配置，主UPS通常为负载供电，而第二级UPS为主UPS的静态旁路供电，如图2所示。这要求主UPS具有静态光纤通道的单独输入。如果主UPS承载的负载切换到静态旁路，第二级UPS将立即承载所有负载，而不是将其转移到主电路。这种设计提供了一种在不完全更换现有UPS的情况下增加冗余的方法。然而，其复杂性大大提高，增加了更多设备，并引入了新的故障风险，从而导致可靠性降低。

并联冗余（N+1）

并联冗余配置由多个相同容量的UPS并联运行并提供一个公共输出总线组成。如果“备用”UPS的容量至少等于一个UPS的容量，则系统被视为N+1冗余，如图3所示。与串联冗余结构相比，故障概率较低，因为所有UPS始终在线。这也是一种更简单、更具成本效益的结构。

分布式冗余

分布式冗余设计是在1990年代末开发的，旨在提供完全冗余的能力而不增加相关成本。该设计通常用于大型数据中心，特别是金融机构。该设计将使用三个或更多具有独立输入和输出馈线的UPS。输出总线通过多个PDU连接到关键负载，在某些情况下，它还连接到静态转移开关（STS）。STS有两个输入和一个输出。它通常接受来自两个不同UPS的电源，并将来自一个UPS的电源提供给负载。如果主UPS故障，STS将在大约4到8毫秒内将负载切换到辅助UPS，从而始终为负载提供电源保护。

该方案效率低下，因为UPS通常远低于满载运行。如图4所示。

系统+系统（2N,2N+1）

“系统+系统”模型被认为是行业中最可靠的设计。该设计可以形成一个UPS系统，可能永远不需要将负载切换到主电源，因为该设计旨在消除所有可能的单点故障。

与分布式冗余方案一样，系统+系统模型的配置有许多选项，也包括多种架构，包括：串行并行、多并行总线、双端系统、2(N+1)、2N+2、[(N+1)+(N+1)]和2N。根据用户的需求，其架构设计可能简单或非常复杂。

该设计需要两个电源来支持所有关键负载，并实现从入口端到系统末端的完全冗余，即关键负载端。

毫无疑问，由于冗余组件的数量和其低能效水平，系统+系统的设计在五个系统中成本最高。但考虑到其保护的负载的重要性，这种设计的高成本是合理的。事实上，许多大型企业使用这种设计来保护其关键负载。

总结性意见

总之，提出以下建议：

在选择和配置UPS及其电源架构时，不要过分追求降低前期建设成本，而是要购买famous 制造商的UPS和电池，如华为、艾默生、APC或EATON，如果预算有限，也可以选择一些合格的制造商，如ZLPOWER 那些不那么知名但价格较低且能够提供定制服务的制造商。我们应关注降低后期运营和管理成本，并尽快收回早期建设的投资；

锂电池锂电池的研究、开发和应用已成为行业的技术趋势，因此我们应充分关注锂电池在电力或储能领域的安全性。

随着现代电力技术的不断发展，对电源质量的要求也显著提高，electron随着设备和技术的进步与发展，UPS在控制、结构和管理系统方面得到了加强和改善。只要用户根据自身需求充分了解各品牌的技术特性和系统解决方案，就一定能够选择最合适的UPS和电源架构。