供电系统指的是从市电变压器、发电机组之后,包括ATS自动切换开关、配电系统、UPS、供电电缆等环节,如图3所示:

图3 数据中心供电系统原理图
在计算机类负载为1kW时,为计算机类负载提供供电的系统(包括ATS自动切换开关、低压配电开关、UPS供电系统、供电电缆等)在输出功率1kW条件下,计算供电系统的损耗即为PUE供电因子,计算的数学模型为:
其中ATS开关损耗、低压配电系统损耗、供电电缆损耗很小,基本上是铜损与接触电阻损耗,统计数据表明为1%~3%左右,取中间值2%。
而在数据中心设计与运营中,UPS系统的损耗随着UPS供电方案不同而变化。
根据TIA942标准与GB 50174-2008《电子信息机房设计规范》,数据中心UPS实际供电方案或为N+1供电系统、或为2N与2(N+1)供电系统。
中大型数据中心中,最常见的供电系统为2N、2(N+1),在不同配置方式下负载比率不同,效率略有差异。以负载率较低的单机双母线组成2N供电系统为例,研究正常工作下UPS的效率与损耗。
假设某数据中心服务器等计算机类负载为100kW。
如果配置2台UPS组成单机双母线解决方案,UPS容量可按两种方法选择:
A,经济型,选用160kVA/144kW,输出功率因数为0.9;
B,扩容型,选用200kVA/180kW,输出功率因数为0.9。
(1)经济型方案UPS效率与供电因子
计算机类负载为100kW,正常工作时双母线上每台UPS平分负载,即每台UPS承担负载为50kW,单台UPS的负载率为: 。
查询艾默生Hipulse U 160kVA/144kW UPS效率表。(注,表中数据为电池浮充电状态)
表2 160kVA/144kW(12脉冲)效率与损耗表