一、 客戶需求

    海口市人民醫院UPS建設主要是為是為了保障機房內弱電系統的核心設備的長期、穩定不間斷運行的需要而設立的，一來通過UPS電源系統來對電網的電壓信號進行穩定，以提供給核心設備更為穩定的工作電壓，同時在停電時，發電機啟動之前的這些時間內，弱電機房的核心設備是不能停止運行的，需要UPS給予及時的供電，以保障核心設備的不間斷工作需要 。由于負載的重要性，客戶規劃時，要求采用1+1冗余并聯的方式為負載提供高可靠的供電系統。

    二、 基于HIFT UPS的1+1冗余系統方案

    2.1 用戶需求分析

    海南省人民醫院構建數據機房，配置UPS系統，實際負載約25KW，詳細如下表：

    “通信行業標準YD/T1095-2000 通信用不間斷電源——UPS”標準中，表1第17項提出“輸出功率因素”項目，技術要求輸出功率因素≤0.8。

    同時考慮UPS應保證有20%~ 30%的預留量。由此可計算UPS的總容量為：

    UPS容量（KVA）= 23.36KW/0.8/0.8=36.5KVA。故推薦選用的UPS容量為40KVA.

    由于IT應用比較重要，平時系統需要連續不間斷的運行，但可以有計劃的停電維護，但需要提前通知，在業務運行期間，絕對不可以停電，因此系統需采用冗余供電的方式。后備時間4個小時。整個系統要求極高的可靠性和可用性。

    基于以上分析，我們推薦客戶選用HIFT UPS，臺達HIFT UPS具有以下4大優勢：

    一、MTTR近于0，模塊化熱插拔在線維修，大大縮短維修時間

    二、N+X冗余，提供系統最高的可靠性。

    三、隨需擴容，提供最靈活的、最經濟的投資、配置策略

    四、高效節能，提供最低的運行成本 

    通常帶載越少，UPS效率越差。而HIFT（海福）UPS，即使帶載只有額定容量的15%，整機效率亦超過90%；當帶載達到27%時，效率就已高達94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節省都是一大步。

    2.2.1 HIFT UPS的冗余配置方案

    現在的實際負載為25KW，由于HIFT UPS隨需擴容的性能優勢，可以按照現在的實際負載先進行配置，所以，負載容量按照25KW進行配置。

    25KW/（0.8*0.8）≈40KVA，根據客戶的需求，需要冗余并聯方案。

    2.2.2 方案  2臺HIFT 40KVA系統并聯       總容量80KVA

    并機系統如如下：

    配置清單如下：

    2臺40KVA系統并聯，每臺UPS 2個模塊，共4個模塊，總容量80KVA。系統正常運行時，每一個模塊均分負載，現負載量為25KW，4個模塊均分負載，每個模塊6.4KW均流運行。

    當市電正常的時候，如果其中任意一臺模塊出現故障，在系統控制程序命令下自動退出系統，其余模塊將自動平均分擔該故障模塊所帶的負載。

    由于實際負載容量是25KVA，實際功率容量只占2臺功率模塊，而冗余2臺功率模塊，是2+2的系統。也就是說只有在3個模塊同時故障的時候，UPS才會轉旁路工作，才會在無保護的狀態下運行。

    在系統正常運行的情況下，市電發生故障（掉電或電壓超限）時，兩臺UPS同時轉到電池逆變運行，在此期間，如果其中一臺模塊發生故障，該故障模塊脫出系統，其余模塊均分該故障模塊負載后，繼續正常電池逆變運行。

    隨著客戶負載的增長，可隨時在線添加功率模塊，（每個模塊20KVA），最大可擴容到240KVA，已經遠遠超過客戶對今后的擴容要求。

    2.2.3.1 可靠性比較

    在本案例中，普通UPS  1+1并聯冗余系統的可靠性計算公式如下：

    公式中：

    R：表示系統可靠性

   F（t）：故障概率

    如果單機可靠性為R（t）=0.99，代入公式得出1+1并聯系統的可靠度為：R （1+1）=0.9999

    HIFT UPS在方案1中，也采用主機40KVA 系統并聯冗余，但由于其模塊化結構設計，可組成N+X并聯系統，也就是在系統冗余的情況下在冗余，組成2+2系統，依據系統的可靠性模型，計算如下 ：

    其中m=2 ，n=2  計算得出 R（2+2）=0.999996

    系統方案可靠度比較

    通過以上對普通UPS 1+1并聯與HIFT UPS N+X冗余方案可靠性分析和比較，可以得出以下的結論：

    由單機1+1組成冗余供電系統，當單機可靠度為0.99時，并機系統可靠度可達到0.9999。

    由HIFT UPS組成的1+1冗余系統中，當單個模塊同樣可靠度同樣為0.99時，雙系統并聯組成的2+2系統的可靠度為0.9999999995，比1+1系統的可靠度高出20萬倍。

    另外，由單機1+1組成冗余供電系統，當單機可靠度為0.99時，并機系統可靠度達到0.9999，此值與負載量無關，也就是說，不管系統實際負載量是多少，系統永遠是1+1冗余，不允許兩臺同時故障，可靠度永遠是0.9999；

    但是在HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統，系統的實際負載量占設備容量的大小與系統的可靠度息息相關，實際負載量越低，系統可靠度越高。客戶可以通過在線增加功率模塊來提高系統可靠度。以保證系統安全運行。

    （1）設備購置成本

    未來的擴容來講，由于普通UPS擴容非常困難，涉及到配電容量，線纜的容量，占地位置和面積，以及客戶對于系統運行的可用性的要求等等相關問題的困擾，到實際負載增加時在擴容變成了幾乎不可能的事情。所以，一般的情況下，客戶在購置UPS的時候會考慮一次性將設備的容量買到未來預估的容量，以避免未來過載的危險。再加上配置主機是預留的25%的余量，和系統并聯時兩臺UPS的均分各50%負載運行等相關因素，單臺UPS實際運行時的負載容量僅為設備容量的18%。造成了初期購置成本的巨大浪費。

    HIFT UPS方案在初期設備采購的總容量上都可以配置低于1+1冗余配置的UPS系統，原因在于HIFT UPS N+X系統可以隨著客戶的實際需求增長而增長，這種擴容可以是完全不用停機，并且實施起來快速簡單方便。由于可以隨需擴容，客戶可以不用采用一次到位的配置，可以隨著業務量的增長需求分階段的加大設備的投資。

    無論如何，HIFT UPS N+X的供電解決方案與傳統1+1冗余配置方案相比，在初期設備采購時可以為客戶節省大量的初期設備采購成本，可以為客戶提供一個更經濟的設備投資方式。

    （2）設備的運行成本

    在1+1冗余配置的供電方案中，采取了一次到位的投資方式，雙機并聯運行時，由于每臺UPS負載容量僅為設備容量的18%左右，導致UPS整機效率大幅降低，僅為82%。系統長期低效率運行。以下為各類UPS統計負載量與效率關系的平均數據：

    50%負載下效率為89% 

    40%負載下效率為88% 

    30%負載下效率為86% 

    20%負載下效率為82%

    在1+1冗余并聯的方案中，單臺負載12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負載量占比39%,其整機效率為88%，則該系統年耗電為：

    [（12.5KW/0.88-12.5KW）*8760h]*2=26280KWH（度）

    如果以工業用電每度1.5元計算，一年電費為39420元

    在HIFT UPS方案中，單臺負載為12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺負載量占比39%%，由于HIFT UPS在負載量達到27%時，整機效率就可以達到94%，所以，在方案中整機效率為94%，則該系統方案設備年耗電為：

    [（12.5KW/0.94-12.5KW）*8760h]*2=13140KWH（度）

    如果以工業用電每度1.5元計算，一年的電費為：19710元

    運行成本比較：

    2.2.3.3 綜合比較

    三、 總結

    臺達HIFT UPS隨需擴容的靈活性，N+X冗余的可靠性，低負載時的高效率，模塊熱插拔技術帶來的最快捷的維修時效，不但為能為海口市人民醫院帶來最高的可用性，方便的后期擴容性，同時還能為客戶帶來最低的運行成本。■