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通信不间断电源技术评估

2017-6-13 8:54:43点击:
本文通过分析通信不间断电源技术特点和采购、建设、运营、维护等全流程的主要影响因素,构造了三层结构的评估指标体系,应用该模型对不间断电源新技术进行评估对比,得出了有益的结论,对我们根据不同项目需求更准确合理的选择设计方案,提高决策及管理水平发挥积极作用。

随着云计算、大数据、物联网、智慧城市等新兴行业的迅速发展,以及电力电子技术的不断进步,社会对通信不间断电源的需求越来越大,各种新的技术也在不断推出并得到应用,例如高频模块化UPS、通信高压直流电源、1路不间断电源+1路市电联合供电等。经过近几年的实际应用,不少新技术均有明显的优点,例如提升效率、提高可靠性、降低建设或运营成本、节能减排等,但有些技术也存在一些不足,如技术成熟度不足、有安全隐患等等,因此我们常常难以对各项新技术进行完整准确地评价并做出正确地选择。
  
  为此,本文通过分析通信不间断电源技术特点和采购、建设、运营、维护等全流程的主要影响因素,构造了三层结构的评估指标体系,应用该模型对不间断电源新技术进行评估对比,得出了有益的结论,对我们根据不同项目需求,更准确合理地选择设计方案,提高决策及管理水平发挥积极作用。
  
  1 评估模型
  
  我们首先构造三层结构的评估指标体系(见图1)。最上层为目标层,通信不间断电源技术评估:
  
  第二层为准则层,根据通信不间断电源技术产品的生命周期,一般可划分为采购、交付、运营、维护等四个阶段;第三层为指标层,设置各阶段评估的主要定量及定性指标。
  
  通过构造各层的成对比较矩阵并赋值计算,可首先计算准则层元素权重;再针对某一个准则层标准,计算各指标层元素的权重;然后就可以通过加权平均的方法得到各指标层元素的综合权重,以及包含所有指标权重的综合评估模型(见表1)。
  
  由表1可见,通信不间断电源技术评估的各项指标中权重最大的分别是采购价格、效率和可用性等三项。
  
  2  通信不间断电源技术综合评估
  
  不间断供电设备是所有通信网的基石和后台保障,任何一种不间断供电设备都是最后一道保障,工频塔式UPS、高频塔式UPS、模块化UPS、高压直流是目前最为常见的几种通信不间断电源系统,我们重点介绍“采购价格、效率和可用性”三项指标的分析过程。
  
  (1)通信不间断电源系统的可用性
  
  UPS设计和运行的一个最基本也是最重要的要求就是系统必须能连续工作,而工作连续性的程度通常是用系统的可用性来描述的,基本的可用性模型可分为串联、并联和混合三类,分别如图2~图4所示。
  


  串联系统的可靠性小于任一组件的可靠性,而且串联的设备越多,系统总可靠性越低。通过简化系统结构、提高原可靠度最低设备的可靠性,对系统可靠性的改善最明显。
  
  并联系统的可靠性大于任一设备的可靠性。在并联系统中,提高原可靠性最高设备的可靠性,对系统可靠性的改善最明显。
  
  实际的混合系统通常是由并联系统和串联系统组合成的,我们可将逻辑图逐步简化为串联或并联系统,再进行定量分析。
  
  根据相关行业标准及实际应用情况,各系统典型部件的可用性参数见表2~表4(T取1年,即8760h)。
  
  

通过计算,我们可得出各种系统的可用性(见表5和图5)。
  
 

 从表5和图5可见:
  
  ①不间断电源系统的可用性均较高。各种技术的可用性从高到低依次为:240V直流>模块化UPS>塔式UPS,模块化UPS和240V直流的可用性均达到8个9以上,塔式UPS可用性达6个9;
  
  ②1路市电+1路不间断电源相比2N系统,可用性稍低,可见该供电模式效率的提升是以牺牲可用性为代价的。
  
  (2)通信不间断电源系统的效率
  
  相同负载下,不同的系统效率意味着不同的系统损耗。一般来说,通信不间断电源系统的相关能耗主要包括不间断电源系统自身损耗和由供电系统发热引起的制冷系统能耗。
  
  根据权威检测机构对相关产品的测试情况,各类技术主流产品在不同负载率下的效率见表6和图6。
  


  由表6和图6可见:
  
  ①几种常见通信不间断电源的效率从高到低分别为:模块化UPS>240V直流>高频塔式机>工频塔式机。
  
  ②通信不间断电源效率在负载率50%左右达到峰值,一直到100%负载率范围内均维持在较高水平。
  
  (3)通信不间断电源系统的采购价格
  
  合同约定的设备采购价格(不包含运费、维保费、培训费等的净价),目前各类设备采购价格的对比见表7和图7。


  
  由表7和图7可见:
  
  ①采购价格由低到高分别为:240V高压直流<模块化UPS<高频塔式UPS<工频塔式UPS;
  
  ②模块化UPS和240V直流均采用模块化结构,可根据负载变化情况灵活扩容,初期采购投入较小。
  
  (4)综合评估结论
  
  根据前述评估模型,对工频塔式UPS、高频塔式UPS、240V直流、模块化UPS四种当前主要通信不间断电源系统进行整体评估,综合得分情况见表8。
  
  由表8可知:工频塔式UPS得分最低,该产品市场份额正逐步缩小;高频塔式UPS在效率、价格等方面均有改善,目前仍有相当的应用规模;240V直流系统得分较高,但仍受限于服务器电源模式;模块化UPS综合得分最高,可适用于所有服务器产品。
  
  3 结束语
  
  本文通过分析通信不间断电源技术特点和采购、建设、运营、维护等全流程的主要影响因素,构造了三层结构的评估指标体系,应用该模型对不间断电源新技术进行评估对比,得出了有益的结论,可用于通信不间断电源系统设计方案的选择和决策。但这里需要特别指出是,评估模型的结构、权重和得分都须根据不同项目需求和技术进步而进行适当调整。例如有些项目偏重于安全性,而有些项目更看重经济性,则其可用性和成本的评估权重就会不同;又例如前几年模块化UPS技术还不成熟,则其技术可用性的得分就会比较低,从而很可能会影响评估的排序结果。
  
  参考文献
  
  [1]张炳江.层次分析法及其应用案例[M].北京:电子工业出版社,2014.
  
  [2]通信行业标准.通信用不间断电源(UPS)YD/T1095-2008
  
  [3]通信行业标准:通信用模块化不间断电源YD/T2165-2010
  
  [4]通信行业标准:通信用240V直流供电系统YD/T2378-2011