借助高效模組化UPS 守護資訊機房的生命中樞

回顧近幾年，無論油電雙漲、反核四，在在成為大眾熱烈討論的熱門話題，顯見用電議題攸關民生大計，重要性不言可喻；對於企業，如何穩定獲致高效且優質的電力，攸關資訊設備能否恆常運作，顯見用電課題同樣舉足輕重，絲毫不容馬虎。

十多年前的某一夜晚，肇因於台電位在台南的電塔傾斜，造成一場突如其來的全台大停電，到了隔日，新竹科學園區的半導體廠生產線被迫中斷，釀成頗為慘重的損失；由此可見，「電力中斷」對於產業發展，實為不可承受之重，能夠在市電中斷時即刻供應電力的不斷電系統(UPS)，也得以突顯其務必存在的高價值。

在前述停電事故之後，除了更令人驚心動魄的921震災，以及幾次規模較大的風災之外，基本上電力中斷的頻率並不高，而以往諸如高架電力線遭到誤觸、或道路施工不慎挖斷電纜，因而導致企業斷電、跳機等事故，似乎也愈來愈少聽聞，如此良性發展，是否意謂UPS不再那麼重要？

當然不是！因為足以衝擊企業機房正常運作的電力事件，並不僅止於斷電，其餘不論是電壓下陷、電壓突波、尖波、雜訊干擾、諧波失真，或是高低電壓暫態，都可能對寶貴的IT設備造成傷害，值此時刻，UPS將可持續扮演守護神，運用諸如穩壓、防雷擊或濾除雜訊等手段，協助用戶安穩度過電源供應浮動狀態。

然而時至今日，由於產業應用環境有所轉變，導致UPS光是扮演好資料中心的電力防護者(包括緊急備援、維繫電力品質)，已經明顯不足。

究竟，產業應用環境掀起何等變革？首先即便節能減碳趨勢的形成，讓企業對於不必要的能耗漸感不耐，亟需提升能源使用效率，在此前提下，UPS若無法在低負載情況下保持良好的效率，便意謂其將會產生較大的能源轉換浪費，此類型機種，縱使仍有能力在高負載前提下維持高效率，也具備許多足以穩定電力品質的功能特質，恐怕仍難獲得用戶持續青睞。

面對多變IT負載  UPS需實現輕載高效

再者，過去企業為了權衡成本與效能的平衡發展，因而便宜行事，轉而採用並聯式UPS，以取代一次購足龐大的UPS系統，如此一來，縱使隨著業務量增加、連帶產生UPS容量擴充需求，便可保留原機並快速完成設備擴充，不僅利於補足其容量缺口，亦可避免設備搬遷與重新佈線等繁複事宜；只不過，以並聯方式運用UPS，礙於機構設計的限制，必然會在效率轉換上有所損耗，顯然已經不符合企業當前追求高效率的期望。

另一股趨勢，即是伴隨虛擬化、雲端運算、行動化乃至巨量資料等應用浪潮席捲，導致企業業務步調急遽變動，連帶讓資訊應用服務的生態，興起莫大轉變，比方說，隨著虛擬機器動態遷移技術的普及，迫使IT設備負載恆常處於不定性，其需求不像過去如此固定、易於估算，因而讓電力安排、UPS配置帶來莫大挑戰，在此前提下，UPS若未能隨著IT設備負載的變動，而動態調整效率，其運作成效難免大打折扣。

於是乎，新一代UPS機種，多強調不管滿載、輕載皆可維持高效率，更重要的，也從以往的並聯模式，進化到了模組化，儘管兩者邏輯概念有些類似，但後者擴充彈性更大，且模組化UPS不論在於安裝、建置與管理等方面，也比傳統並聯式UPS更加容易與便利；其實兩者還有一個最大的不同點，意即過去並聯式UPS，等於是多台單機UPS並在一起，但每台基本上仍維持獨立運作，所以才會形成多次轉換而造成效能漏失，如今模組化UPS則能整合原本各台單機的所有配備，形同將UPS功率予以擴充，化身為單一大功率UPS，其過程中僅需歷經一次系統轉換，因此效能耗損問題微乎其微。

有業者針對傳統非模組式UPS、模組式UPS兩者的效率比較，做過仔細研究，證實傳統機種經常使用20？40%負載，後者則經常使用40？60%負載，顯見前者頗有容量過大、使用率低的問題，對於用戶而言，不僅需為此付出偏高的初期建置成本，且徒增運行耗能，相形之下，模組式UPS不但相對沒有這些疑慮，更重要的是，其具備熱擴充特性，意謂企業即便事前難以評估新負載、新設備的導入，因而被迫需要臨時追加UPS容量，亦可動態隨需擴展，這對於傳統式或單機式UPS，根本是不可能的任務。

模組化加高效率  為新一代UPS必備特質

值得一提的，模組式UPS也有助於讓機房電源管理的總體持有成本下降。舉例來說，企業規劃為一台200kVA UPS，進行N+1備援設計，若是以往單機並聯模式，別無他法，只能另行購置一台同為200kVA的UPS單機；如今相同的200kVA場景，置換成模組式機種，可能是由4個50kVA模組集合而成，意欲形成N+1備援架構，僅需再加入一個50kVA模組即可，總購置容量僅為250kVA、而非原本單機並聯的400kVA，足足省下37.5%容量需求，建置成本可望顯著下降。

至於高效率UPS，對於企業的意義又是如何？業者指出，在目前，一般三相式AC-AC不斷電系統，滿載最佳效率約介於90？92%，然而這只是市電從交流轉成直流、進入電池後再逆變為交流的電力品質確保過程，所需犧牲的8？10%電力耗損，爾後當UPS將電力輸出送進配電櫃(PDU)，除了會產生約莫1%的配電損失外，也將基於變壓器的啟用，而形成1.5？2%耗損，最後進入Server PSU時，又無可避免再形成10%耗損，所以前前後後加總起來，整段供電過程所衍生的總體電力耗損，絕非8？10%而已，而是逼近20%。

然一旦轉而採用高效率的三相AC-AC不斷電系統，UPS端的轉換效率便可來到95%以上，可望能減少3？5%電力耗損，別看幅度小，一年下來積少成多，反應在電費上的撙節效果，肯定相當可觀的；此外若再配合變壓器配置規模的縮小(因為未必所有IT設備，都需要在110V/220V電壓之間轉換)，則此部分耗損可望再下降1個百分點，讓整段供電過程的耗損比例壓在14%以下，比上述情境少了5？6個百分點。

另有一種更顛覆以往的新型態UPS，係採取旁路式設計，將市電直接輸出負載端，本身不再做交直流或逆變等轉換；也有一種不同於以往的UPS，則是直接訴諸380 VDC DC高壓直流供電的機種，雖然仍有少許轉換需求，但UPS端耗損幅度小於4%，並不算吃重，然而真正重點是在末端Server PSU，由於直接吃直流電，無需進行AC/DC轉換，故而在使用端可減少約2%電力耗損。

總括而論，用戶只要有興趣，把市電、UPS、變壓器、PDU一路到Server PSU的路徑圖畫出，再把不同效率的UPS，分布於每一段落可能產生的耗損比例，附加於每個圖示上，最終再將每個百分比予以相加，即可清楚看出箇中差異。以一台轉換效率為92%的UPS而論，將100KW電力供應給伺服器的過程，便將產生19KW的耗損；反觀另一台轉換效率達96%的UPS，即使維持相同的變壓器結構不動，也僅形成15.5KW耗損，等於每小時多省了3.5度電力，一年下來即是30,660度，如果以台電平均每度電價3元計算，即可節省新台幣91,980元電費支出，對於企業也有一定的滋補效果。