UPS是保障数据中心稳定、高效运行的关键设施，在数据中心规模日渐大型化、超大型化，对电能的需求不断增长的今天，UPS的重要性越发凸显出来。特别是在新建数据中心设计PUE普遍在1.2-1.3之间的情况下，UPS的每一点细微改进，都显得举足轻重起来。
近日，UPS领域知名企业科士达的数据中心产品部总监沈文轶先生接受了中国IDC圈记者的采访，围绕UPS的节能改进、锂电UPS的发展，以及UPS与“双碳”战略、“东数西算”的关系进行了深入的探讨。
“三级”体系构建极致能效
“一直以来，UPS都在不停地进行能效方面的探索。”
数据中心用能效率是一个经久不衰的话题。沈文轶表示，行业在优化UPS能效方面做了充分的努力，并且取得了不小的进步。UPS效能从前些年普遍90%左右，逐渐发展到现在主流产品95%以上的水平，并且还有进一步改进的空间。
UPS的改进是多方面的。在设计架构角度上，高效能的多电平的拓扑结构正在替代传统的两电平结构，可减小滤波电感的尺寸和损耗。细节方面，从核心元器件的选型，到引入半导体碳化硅等新材料，到根据UPS负载率精细调节风扇转速等每一个细节都在不断优化。
模块化UPS则很好地解决了应用期间负载变动的问题。UPS的最佳带载区间在50%到70%之间，模块化UPS就可以很好解决初期带载率低的问题，且具有按需扩容、模块冗余设计、智能休眠等特点。而当市电质量较好时，UPS可运行在超级ECO模式，此时整机效率可以达到99%的水平。
沈文轶表示，作为绿色低碳转型和高质量发展的实践者，科士达为帮助客户提升数据中心用能效率，实现低碳运营，一直加速在智慧能源领域的技术研发、产品创新和产业布局，并依托于自身齐备的产品线，为客户带来了设备级、方案级和架构级的多维度的节能方案。
沈文轶介绍，设备级的节能方案主要依托产品实现。例如高效模块化锂电UPS，氟泵空调等，从产品本身挖掘节能潜力，从而提高整个系统的节能效果；方案级从工程维度入手，以封闭冷热通道的模块化数据中心为主，从工程角度合理优化冷气流组织、精确制冷，提升制冷设备的利用效率；架构级则是将储能融合到数据中心供电架构上，特别是大型数据中心，不但可以有效利用绿色能源，还可以通过移峰填谷给客户带来一定的经济价值。
“大型数据中心应用锂电UPS将会是节能降碳的一个有效途径。”沈文轶表示。科士达从多维度入手的“三级”体系，为数据中心行业实现碳中和做出了有益的探索和实践。其中，锂电UPS在科士达的“三级”方案中起到了不可或缺的核心作用。
锂电UPS的创新与实践
对于科士达YMK系列锂电UPS的优势，沈文轶从电池特性、电池管理以及整体系统三个角度进行了详细的阐述。
从电池特性来看，锂电池具有体积较小、重量较轻、能量密度较高的特点，以及在快充、寿命方面具有很大优势。无论是配套模块化UPS，还是作为储能产品，锂电池都具有自己独特的优势。
从电池管理上看，传统铅酸电池管理不够智能，无法做到精确检测电池运行状态，以中大功率UPS锂电系统为例，其通过模组级、单柜、阵列级三级BMS监控系统，可精确监测系统的电压、电流、温度等参数，实现精细化管理。
从系统角度来看，例如科士达的中大功率锂电UPS为无中线设计，对于云数据中心或者超大型的数据中心来讲，可明显降低施工成本。并且，锂电相比铅酸电池要更加环保，锂电UPS自身的低碳特性更胜一筹。
作为国内锂电UPS应用的先行者，科士达YMK系列锂电UPS已经应用于海内外的多个项目中，并受到客户好评。
武汉首义广场项目中，科士达为客户提供锂电UPS解决方案，部署了科士达YMK系列200kW锂电UPS以及配套的锂电系统。
海外项目也可圈可点，东南亚某国政府积极推动公共领域数字化转型，多个政府部门数据机房需进行一体化、模块化改造以支撑电子政务平台。科士达采用MDC微模块解决方案，同时配备科士达YMK系列UPS及锂电柜，高度匹配了客户的核心需求。值得一提的是，该数据机房成功通过了绿色计算倡议组织(GCI)的铂金级认证。
在大型IDC场景中，超大功率UPS系统应用较为广泛。科士达在欧洲某大型数据中心项目中，为客户提供多套1.2MW容量UPS及配套的锂电系统。锂电池的高能量密度、高倍率等特性，可以满足超大数据中心的备电要求，为市电与油机提供充分的切换时间。同时其较小的体积也优化了配电空间，为客户降低空间成本，提高了数据机房的得柜率。
在新的一年中，科士达把握市场趋势，将致力于研发优秀的锂电UPS产品，并为客户交付更多、更具代表性的锂电UPS案例。
未来可期
谈及锂电UPS的普及，就不能不谈锂电池的安全性问题。数据中心因其业务特性，对锂电池的安全性也有更高的要求。
"相信随着锂电材料、工艺的提升，锂电UPS安全性必将进一步提高。”沈文轶认为用户对锂电安全性的疑虑只是暂时的问题，并且科士达正在通过多方努力，确保数据中心锂电池在使用中的安全性。
首先在电池类型方面，科士达选用高品质的磷酸铁锂电芯，具备优良的防热失控特性；其次在管理角度，科士达为锂电池配备了完善的BMS系统。当出现电芯电压降到截止电压、或者电芯温度上升至保护温度、又或者单簇电压差达到设定值等情况，电池会停止放电；另外，科士达锂电柜还设计有模组级及机柜级两级消防单元，当机架内环境温度达到设定值时，触发消防系统动作，进行机架内全浸灭火，整个过程可在数秒内完成。
此外，锂电系统在CAPEX成本上较高，也是目前锂电UPS普及受阻的原因之一。不过随着锂电池应用的普及，以及相关产业上下游的不断降本提效，锂电UPS的成本有着很大的优化空间。而且锂电池的循环寿命可达10-15年，这与UPS的生命周期基本一致，而传统的铅酸电池方案可能已经经过2-3次的更换，这一点更是弱化了成本问题。
另外在“东数西算”的大背景下，超大型、高密型的数据中心越来越多，锂电的高能量密度特性可以满足大型数据中心长时间备电的需求，高倍率特性完全能够应对大型高密机柜场景，高循环次数完全适应清洁能源的使用。随着数据中心规模的发展，锂电UPS优势还将逐步扩大。
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