Active Power公司生產(chǎn)的各種飛輪不間斷電源系統(tǒng)比傳統(tǒng)的雙轉(zhuǎn)換蓄電池系統(tǒng)具有更高的電源效率，在100%負載的情況下，飛輪UPS的供電效率是98%，傳統(tǒng)的電池UPS大概是92%-93%，也就是說飛輪UPS的損耗只有2%，而傳統(tǒng)UPS是在8%左右，飛輪UPS較傳統(tǒng)UPS可節(jié)能75%。有專家指出，這是飛輪UPS的先天優(yōu)勢。那么，究竟這先天優(yōu)勢到底從何而來呢？下面就讓我們揭開它的基因圖譜。

UPS效率的定義

首先我們要明確什么是UPS的效率？因為UPS會消耗一部分輸入電能，國際電工委員會對UPS效率的定義為，確定的運行條件下(有效)輸出功率與(有效)輸入功率的比率。

UPS消耗電能的量表示為能量損耗或效率低，低效率的UPS其系統(tǒng)內(nèi)浪費10%或更多的輸入電能，所以數(shù)據(jù)中心運營者非常關(guān)心UPS的效率問題。即使是中型關(guān)鍵任務(wù)負載，低效率的UPS每年損耗掉的電能也會達到幾十萬千瓦時。美國環(huán)境保護機構(gòu)(EPA)認為選擇更高效率的UPS系統(tǒng)是減少數(shù)據(jù)中心電能消耗的關(guān)鍵因素。Intel公司的研究表明，UPS系統(tǒng)在整個數(shù)據(jù)中心能源耗用中占6-7%。

影響UPS效率的因素

影響UPS系統(tǒng)效率的兩個因素為：UPS系統(tǒng)自身的拓撲結(jié)構(gòu)和決定UPS負載因數(shù)的數(shù)據(jù)中心電源及配電的設(shè)計。

UPS拓撲結(jié)構(gòu)

UPS系統(tǒng)本身的設(shè)計結(jié)構(gòu)會嚴重影響其有效性，所以在設(shè)計上，某些UPS本身就會比其他UPS的效率高。現(xiàn)今用于關(guān)鍵任務(wù)設(shè)施的拓撲結(jié)構(gòu)主要有兩種—并聯(lián)在線式(也稱在線互動式)及雙轉(zhuǎn)換式。

并聯(lián)在線：并聯(lián)在線UPS系統(tǒng)中有逆變器和于交流市電信號并聯(lián)的充電器電路或變壓器。這種并聯(lián)在線UPS設(shè)計可以補償過壓進電或低壓進電，而且還可使用適合的電子產(chǎn)品消除瞬變、電壓浮動或其他電力干擾現(xiàn)象。當市電中斷或市電參數(shù)值超過UPS系統(tǒng)可接受的極限時，并聯(lián)在線UPS進入儲能模式。UPS將負載從市電處斷開后再用靜態(tài)開關(guān)將負載重新連接到備用電源上，備用電源通常是通過逆變器由電池或飛輪提供能量。

雙轉(zhuǎn)換：雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)使負載完全隔離于未經(jīng)處理的市電。在正常的運行條件下他們將未經(jīng)處理的市電轉(zhuǎn)換兩次，所以他們才得名“雙轉(zhuǎn)換”—即從交流電轉(zhuǎn)成直流電，然后將直流電轉(zhuǎn)換成處理良好的交流信號。正常運行狀態(tài)下，即使市電沒有電力干擾，雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)也會一直給負載提供處理過的交流信號。

使用雙轉(zhuǎn)換UPS，電源要從交流整流到直流，再從直流逆變到交流，才能確保輸出端完整的正弦波及頻率保護功能，以及保護負載免受七種電力干擾的影響。這個方法既超出了現(xiàn)代IT設(shè)備的電源需求，又消耗了大量的能源。

與之相比，并聯(lián)在線技術(shù)的設(shè)計更簡單，部件更少，所以其效率更高。研究表明，在實驗室測試及現(xiàn)地研究中證 明，不管負載因數(shù)如何，并聯(lián)在線飛輪USP系統(tǒng)具有實實在在的更高能源效率。

UPS效率的重要性

從數(shù)據(jù)中心的角度來說，提高UPS系統(tǒng)效率可直接實現(xiàn)全天24小時的能源節(jié)省，其中既包括UPS內(nèi)部本身的能源節(jié)省也包括降低熱負載的間接能源節(jié)省，即使系統(tǒng)效率提升幅度很小，每年也可以產(chǎn)生大量的費用節(jié)省。以一個15000平方英尺的數(shù)據(jù)中心為例，按每平方英尺的IT設(shè)備運行功率為50W計算，每年需要消耗電能6.9 兆瓦時(MWh)。如果UPS電源系統(tǒng)在效率上提高5%，每年可降低384,000 千瓦時(kWh)的電能消耗，或大約節(jié)省3.8萬美元的電費開支(按0.10美元/千瓦時計算)，另外還可大量減少在冷卻負載方面的節(jié)省。

UPS運行中產(chǎn)生的熱損失，所損失的熱量會引起溫度的上升，當溫度超過設(shè)計溫度閾值時，會對設(shè)備造成短期或長期的潛在損壞。完善的電氣間設(shè)計應(yīng)包括可將室內(nèi)溫度保持在一定范圍內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)或精確制冷系統(tǒng)。UPS效率越低，產(chǎn)生的熱量越多，房間中的制冷需求越多，結(jié)果會增加基本建設(shè)成本及制冷系統(tǒng)持續(xù)運行費用。一般而言，對于高效率的集中冷卻裝置而言，冷卻1 千瓦(kW)的熱量需要耗費0.33千瓦( kW)電能，所以制冷費用進一步加重了低效率UPS的運行成本。

Active Power公司的飛輪UPS系統(tǒng)負載率為33%時，其有效率為95%，而負載率超過50%的時候，其有效率上升到98%。相比而言，雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)的效率要比飛輪系統(tǒng)的效率低很多，雙轉(zhuǎn)換UPS負載率為33%的時候，其有效率為80%到90%;負載率50%時，其有效率為85%到94%;雙轉(zhuǎn)換UPS只有負載率超過75%的時候，其最高效率才能接近95%，但大多數(shù)雙轉(zhuǎn)換UPS系統(tǒng)的有效率只有85%到92%之間。

不僅如此，同傳統(tǒng)雙轉(zhuǎn)換蓄電池系統(tǒng)相比，飛輪系統(tǒng)使用的冷卻能源或其他通風能源更少。Active Power 公司的CleanSource UPS的運 行溫度范圍更廣(0 – 40℃)，所以無需將其置于有溫控的電池間內(nèi)。飛輪UPS系統(tǒng)降低了冷卻能源需求，

可以說飛輪UPS自身的拓撲結(jié)構(gòu)，使之具備能效高的先天優(yōu)勢，而其極強的環(huán)境適應(yīng)能力又加強這一優(yōu)勢，使之成為眾多數(shù)據(jù)中心開始逐漸選用飛輪UPS的主因。