UPS Eco-mode: Lợi ích và Rủi ro
Nhiều mẫu UPS mới hiện nay có chế độ vận hành tiết kiệm năng lượng, thường được gọi là “eco mode” (chế độ tiết kiệm) hoặc “green mode” (chế độ xanh). Khi hoạt động ở chế độ này, UPS có thể đạt hiệu suất cao trong hầu hết các mức tải. Mặc dù điều này có vẻ hấp dẫn, nhưng hầu hết các trung tâm dữ liệu đều không chọn sử dụng chế độ eco vì lo ngại rằng chế độ này không cung cấp mức độ bảo vệ giống như một nguồn điện không gián đoạn (UPS) hoạt động online thực thụ.
Sự thật là để đạt được hiệu quả năng lượng tốt hơn, chế độ eco vận hành UPS ở mức độ bảo vệ điện năng thấp hơn, nhưng chế độ eco sẽ tiết kiệm năng lượng. Quyết định mà các phòng IT, cơ sở vật chất và tài chính phải đối mặt là liệu mức tiết kiệm khi vận hành ở chế độ eco có đáng giá với các rủi ro hay không.
Vậy chế độ Eco là gì?
Chế độ eco rất giống với chế độ vận hành cơ bản của một UPS offline, nơi nó được gọi là chế độ “standby” (chế độ chờ) hoặc “line interactive” (chế độ tương tác dòng). Trong các UPS nhỏ hơn truyền thống, đơn pha, các mạch biến tần/chỉnh lưu ở chế độ “offline”, chờ đợi sẵn sàng để bật lên khi mất điện hoặc phát hiện sự cố.
Tương tự, với một UPS Online hoạt động ở chế độ eco, tải thường được cấp điện qua đường bắc cầu, cho phép nguồn điện chính cung cấp cho tải, và bộ biến tần UPS chỉ hoạt động khi nguồn điện chính gặp sự cố. Do đó, trong chế độ eco hoạt động bình thường, tải sẽ bị tiếp xúc với nguồn điện chính không qua xử lý.
Khác với chế độ online thực tế, nơi UPS liên tục tái tạo điện áp đầu ra qua bộ biến tần, trong chế độ eco, bộ biến tần UPS hoạt động ở chế độ “standby”. Về lý thuyết, đây là một thay đổi đơn giản trong phần mềm điều khiển của UPS. Tuy nhiên, thực tế thì phức tạp hơn nhiều.
Chế độ Eco truyền thống
Trong chế độ eco tiêu chuẩn hoặc “cổ điển”, bộ biến tần của hệ thống UPS thực tế là tắt. Nếu có sự cố mất điện khi bộ biến tần đang ở chế độ chờ, thì cả điện áp và dạng sóng dòng điện đầu ra của UPS sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực. UPS cần thời gian để phát hiện sự cố, bật bộ biến tần lên và cung cấp điện sạch cho tải từ pin. Thời gian chuyển đổi này là yếu tố chính khiến sự gián đoạn đầu vào có thể tạm thời ảnh hưởng đến đầu ra của UPS.
Chế độ Eco nâng cao
Tuy nhiên, đã có thể giảm thiểu đáng kể các tác động tiêu cực của chế độ eco tiêu chuẩn. Các tiến bộ trong phần mềm điều khiển và thiết kế điện đã dẫn đến việc tạo ra “chế độ eco nâng cao”. Chế độ eco này hiện có ở một số nhà cung cấp UPS.
Trong chế độ eco nâng cao, đường cung cấp điện chính trong quá trình vận hành bình thường giống như chế độ eco tiêu chuẩn: qua đường bắc cầu. Tuy nhiên, trong chế độ nâng cao, bộ biến tần vẫn “bật”, hoạt động song song với đầu vào mà không xử lý dòng điện tải. Vì bộ biến tần đã “bật”, nó có thể dễ dàng chuyển sang cung cấp điện cho đầu ra khi có sự cố mất điện.
Mặc dù chế độ eco nâng cao có những ưu điểm so với chế độ eco tiêu chuẩn, nhưng cũng đi kèm với một sự đánh đổi. Vì mạch biến tần ở chế độ nâng cao vẫn “bật”, hiệu suất tổng thể của UPS sẽ thấp hơn so với khi hoạt động ở chế độ eco tiêu chuẩn. Tuy nhiên, sự khác biệt này là rất nhỏ, thường chỉ dao động từ 0,5% đến 1,0%. Vì vậy, mặc dù hiệu suất chế độ eco nâng cao thấp hơn chế độ eco tiêu chuẩn, nó vẫn tốt hơn so với chế độ online truyền thống.
Lợi ích của chế độ Eco
Lợi ích của chế độ eco là hiệu suất của đường bắc cầu thường dao động từ 98,0% đến 99%, so với hiệu suất UPS cơ bản từ 94% đến 97%. Điều này có nghĩa là hiệu suất của UPS tăng từ 2-5% khi sử dụng chế độ eco.
Rủi ro của chế độ Eco
Chế độ eco không thể dự đoán tương lai. Nó phải phản ứng với vấn đề đã tồn tại và sau đó chuyển sang bộ biến tần. Điều này có nghĩa là một vấn đề về nguồn điện chính có thể vượt qua UPS và ảnh hưởng đến tải quan trọng cho đến khi bốn điều sau đây xảy ra:
- Phát hiện sự cố nguồn điện
- UPS xác định xem có và cách thức phản ứng như thế nào
- Bộ biến tần của UPS được cấp điện (Lưu ý: trong chế độ eco nâng cao, nó đã được cấp điện)
- Công tắc bắc cầu tĩnh được kích hoạt (mở)
Trong thực tế, những sự kiện này có thể mất từ 1 đến 16 mili giây, trong đó tải quan trọng bị tiếp xúc với vấn đề về điện.
Mặc dù việc mất điện trong khoảng 1-16 mili giây có thể không ảnh hưởng đến máy chủ 2U thông thường, nhưng mất điện trong 8 mili giây đối với máy biến áp có thể gây ra tình trạng bão hòa khi điện áp được phục hồi, làm ngắt cầu dao.
Mất điện trong vài mili giây trên một mạch cung cấp cho PDU được trang bị công tắc tĩnh sẽ gây ra thay đổi trạng thái trên công tắc đó. Điều này có thể dẫn đến một thay đổi trạng thái không mong muốn trong hệ thống điện tổng thể, bao gồm quá tải và mất tải.
Mất điện trong ít hơn 16 mili giây có thể làm cho các thiết bị bảo vệ trên bơm và quạt hoạt động, tạo ra một thay đổi trạng thái không mong muốn trong hệ thống.
Có những thiết bị IT không phải máy chủ, như các công tắc và thiết bị phụ trợ khác, có thể không bền bỉ như máy chủ trong việc xử lý các giảm điện và sụt áp trong khoảng 1-16 mili giây.
Rủi ro của chế độ eco là tải IT sẽ tiếp xúc với nguồn điện chính chưa qua xử lý mà không có sự điều chỉnh thường xuyên được cung cấp bởi hệ thống UPS online chuyển đổi kép. UPS phải liên tục giám sát nguồn điện chính và nhanh chóng chuyển sang bộ biến tần khi phát hiện sự cố, trước khi vấn đề có thể ảnh hưởng đến tải quan trọng. Mặc dù điều này nghe có vẻ đơn giản, nhưng thực tế lại khá phức tạp và có thể gây ra một số rủi ro và tác động phụ không mong muốn.
Tiết kiệm thực tế
Tiết kiệm năng lượng khi sử dụng UPS ở chế độ eco tiêu chuẩn (truyền thống) 100% thời gian là khoảng 2,3%. Về mặt tài chính, điều này tương đương khoảng £10,000 mỗi năm cho một trung tâm dữ liệu 1 MW chạy ở tải 50% với mức giá điện £0,10/kWh.
Tiết kiệm trong chế độ eco nâng cao có thể thấp hơn khoảng 0,5% so với chế độ eco tiêu chuẩn, hoặc khoảng 1,8%. Nếu hệ thống chỉ hoạt động một phần thời gian ở chế độ eco, thì mức tiết kiệm sẽ giảm theo tỷ lệ.
Tóm lại, chế độ eco là một cách tiềm năng để tiết kiệm năng lượng trong các trung tâm dữ liệu, bệnh viện và các ứng dụng UPS khác, và các nhà điều hành trung tâm dữ liệu có thể mong đợi tiết kiệm năng lượng từ 2-3% nếu bật chế độ eco.
UPS với chế độ eco cũng đủ điều kiện tham gia Chương trình Khấu trừ Vốn Cải thiện.
Việc sử dụng chế độ eco đi kèm với các rủi ro. Chế độ eco giới thiệu một số chế độ vận hành mới của trung tâm dữ liệu và giảm bảo vệ điện năng. Các nguồn điện hiện tại và thiết bị IT ngày nay bền bỉ hơn so với các thiết bị của các thế hệ trước, cho thấy rằng các thiết bị này có thể hoạt động ổn định khi sử dụng chế độ eco. Tuy nhiên, các hệ thống phức tạp bao gồm hỗn hợp thiết bị IT, máy biến áp, công tắc chuyển và các tải không phải IT khác ít có thể dự đoán được phản ứng của chúng đối với các sự kiện điện hiếm và bất thường, và tính tương thích với chế độ eco không chắc chắn.
Vì lý do này, chế độ eco nên được sử dụng trong những tình huống có chất lượng điện năng rất tốt.
Khi thiết kế trung tâm dữ liệu, bệnh viện và công nghiệp trở nên chuẩn hóa hơn, thiết bị tiếp tục cải tiến và kinh nghiệm thực tế khi sử dụng chế độ eco ngày càng nhiều, sự dự đoán và niềm tin vào chế độ eco sẽ ngày càng cải thiện.
