借助高效模块化UPS 守护信息机房的生命中枢

回顾近几年，无论油电双涨、反核四，在在成为大众热烈讨论的热门话题，显见用电议题攸关民生大计，重要性不言可喻；对于企业，如何稳定获致高效且优质的电力，攸关信息设备能否恒常运作，显见用电课题同样举足轻重，丝毫不容马虎。

十多年前的某一夜晚，肇因于台电位在台南的电塔倾斜，造成一场突如其来的全台大停电，到了隔日，新竹科学园区的半导体厂生产线被迫中断，酿成颇为惨重的损失；由此可见，「电力中断」对于产业发展，实为不可承受之重，能够在市电中断时即刻供应电力的不断电系统(UPS)，也得以突显其务必存在的高价值。

在前述停电事故之后，除了更令人惊心动魄的921震灾，以及几次规模较大的风灾之外，基本上电力中断的频率并不高，而以往诸如高架电力线遭到误触、或道路施工不慎挖断电缆，因而导致企业断电、跳机等事故，似乎也愈来愈少听闻，如此良性发展，是否意谓UPS不再那麽重要？

当然不是！因为足以冲击企业机房正常运作的电力事件，并不仅止于断电，其余不论是电压下陷、电压突波、尖波、杂讯干扰、谐波失真，或是高低电压暂态，都可能对宝贵的IT设备造成伤害，值此时刻，UPS将可持续扮演守护神，运用诸如稳压、防雷击或滤除杂讯等手段，协助用户安稳度过电源供应浮动状态。

然而时至今日，由于产业应用环境有所转变，导致UPS光是扮演好数据中心的电力防护者(包括紧急备援、维系电力品质)，已经明显不足。

究竟，产业应用环境掀起何等变革？首先即便节能减碳趋势的形成，让企业对于不必要的能耗渐感不耐，亟需提升能源使用效率，在此前提下，UPS若无法在低负载情况下保持良好的效率，便意谓其将会产生较大的能源转换浪费，此类型机种，纵使仍有能力在高负载前提下维持高效率，也具备许多足以稳定电力品质的功能特质，恐怕仍难获得用户持续青睐。

面对多变IT负载  UPS需实现轻载高效

再者，过去企业为了权衡成本与效能的平衡发展，因而便宜行事，转而采用并联式UPS，以取代一次购足庞大的UPS系统，如此一来，纵使随着业务量增加、连带产生UPS容量扩充需求，便可保留原机并快速完成设备扩充，不仅利于补足其容量缺口，亦可避免设备搬迁与重新布线等繁复事宜；只不过，以并联方式运用UPS，碍于机构设计的限制，必然会在效率转换上有所损耗，显然已经不符合企业当前追求高效率的期望。

另一股趋势，即是伴随虚拟化、云端运算、移动化乃至巨量数据等应用浪潮席卷，导致企业业务步调急遽变动，连带让信息应用服务的生态，兴起莫大转变，比方说，随着虚拟机器动态迁移技术的普及，迫使IT设备负载恒常处于不定性，其需求不像过去如此固定、易于估算，因而让电力安排、UPS配置带来莫大挑战，在此前提下，UPS若未能随着IT设备负载的变动，而动态调整效率，其运作成效难免大打折扣。

于是乎，新一代UPS机种，多强调不管满载、轻载皆可维持高效率，更重要的，也从以往的并联模式，进化到了模块化，尽管两者逻辑概念有些类似，但后者扩充弹性更大，且模块化UPS不论在于安装、建置与管理等方面，也比传统并联式UPS更加容易与便利；其实两者还有一个最大的不同点，意即过去并联式UPS，等于是多台单机UPS并在一起，但每台基本上仍维持独立运作，所以才会形成多次转换而造成效能漏失，如今模块化UPS则能整合原本各台单机的所有配备，形同将UPS功率予以扩充，化身为单一大功率UPS，其过程中仅需历经一次系统转换，因此效能耗损问题微乎其微。

有业者针对传统非模块式UPS、模块式UPS两者的效率比较，做过仔细研究，证实传统机种经常使用20？40%负载，后者则经常使用40？60%负载，显见前者颇有容量过大、使用率低的问题，对于用户而言，不仅需为此付出偏高的初期建置成本，且徒增运行耗能，相形之下，模块式UPS不但相对没有这些疑虑，更重要的是，其具备热扩充特性，意谓企业即便事前难以评估新负载、新设备的导入，因而被迫需要临时追加UPS容量，亦可动态随需扩展，这对于传统式或单机式UPS，根本是不可能的任务。

模块化加高效率  为新一代UPS必备特质

值得一提的，模块式UPS也有助于让机房电源管理的总体持有成本下降。举例来说，企业规划为一台200kVA UPS，进行N+1备援设计，若是以往单机并联模式，别无他法，只能另行购置一台同为200kVA的UPS单机；如今相同的200kVA场景，置换成模块式机种，可能是由4个50kVA模块集合而成，意欲形成N+1备援架构，仅需再加入一个50kVA模块即可，总购置容量仅为250kVA、而非原本单机并联的400kVA，足足省下37.5%容量需求，建置成本可望显着下降。

至于高效率UPS，对于企业的意义又是如何？业者指出，在目前，一般三相式AC-AC不断电系统，满载最佳效率约介于90？92%，然而这只是市电从交流转成直流、进入电池后再逆变为交流的电力品质确保过程，所需牺牲的8？10%电力耗损，尔后当UPS将电力输出送进配电柜(PDU)，除了会产生约莫1%的配电损失外，也将基于变压器的启用，而形成1.5？2%耗损，最后进入Server PSU时，又无可避免再形成10%耗损，所以前前后后加总起来，整段供电过程所衍生的总体电力耗损，绝非8？10%而已，而是逼近20%。

然一旦转而采用高效率的三相AC-AC不断电系统，UPS端的转换效率便可来到95%以上，可望能减少3？5%电力耗损，别看幅度小，一年下来积少成多，反应在电费上的撙节效果，肯定相当可观的；此外若再配合变压器配置规模的缩小(因为未必所有IT设备，都需要在110V/220V电压之间转换)，则此部分耗损可望再下降1个百分点，让整段供电过程的耗损比例压在14%以下，比上述情境少了5？6个百分点。

另有一种更颠覆以往的新型态UPS，系采取旁路式设计，将市电直接输出负载端，本身不再做交直流或逆变等转换；也有一种不同于以往的UPS，则是直接诉诸380 VDC DC高压直流供电的机种，虽然仍有少许转换需求，但UPS端耗损幅度小于4%，并不算吃重，然而真正重点是在末端Server PSU，由于直接吃直流电，无需进行AC/DC转换，故而在使用端可减少约2%电力耗损。

总括而论，用户只要有兴趣，把市电、UPS、变压器、PDU一路到Server PSU的路径图画出，再把不同效率的UPS，分布于每一段落可能产生的耗损比例，附加于每个图示上，最终再将每个百分比予以相加，即可清楚看出个中差异。以一台转换效率为92%的UPS而论，将100KW电力供应给服务器的过程，便将产生19KW的耗损；反观另一台转换效率达96%的UPS，即使维持相同的变压器结构不动，也仅形成15.5KW耗损，等于每小时多省了3.5度电力，一年下来即是30,660度，如果以台电平均每度电价3元计算，即可节省新台币91,980元电费支出，对于企业也有一定的滋补效果。