一、 客戶需求

    海口市人民醫(yī)院UPS建設(shè)主要是為是為了保障機(jī)房?jī)?nèi)弱電系統(tǒng)的核心設(shè)備的長(zhǎng)期、穩(wěn)定不間斷運(yùn)行的需要而設(shè)立的，一來通過UPS電源系統(tǒng)來對(duì)電網(wǎng)的電壓信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定，以提供給核心設(shè)備更為穩(wěn)定的工作電壓，同時(shí)在停電時(shí)，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之前的這些時(shí)間內(nèi)，弱電機(jī)房的核心設(shè)備是不能停止運(yùn)行的，需要UPS給予及時(shí)的供電，以保障核心設(shè)備的不間斷工作需要 。由于負(fù)載的重要性，客戶規(guī)劃時(shí)，要求采用1+1冗余并聯(lián)的方式為負(fù)載提供高可靠的供電系統(tǒng)。

    二、 基于HIFT UPS的1+1冗余系統(tǒng)方案

    2.1 用戶需求分析

    海南省人民醫(yī)院構(gòu)建數(shù)據(jù)機(jī)房，配置UPS系統(tǒng)，實(shí)際負(fù)載約25KW，詳細(xì)如下表：

    “通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1095-2000 通信用不間斷電源——UPS”標(biāo)準(zhǔn)中，表1第17項(xiàng)提出“輸出功率因素”項(xiàng)目，技術(shù)要求輸出功率因素≤0.8。

    同時(shí)考慮UPS應(yīng)保證有20%~ 30%的預(yù)留量。由此可計(jì)算UPS的總?cè)萘繛椋?

    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(yīng)用比較重要，平時(shí)系統(tǒng)需要連續(xù)不間斷的運(yùn)行，但可以有計(jì)劃的停電維護(hù)，但需要提前通知，在業(yè)務(wù)運(yùn)行期間，絕對(duì)不可以停電，因此系統(tǒng)需采用冗余供電的方式。后備時(shí)間4個(gè)小時(shí)。整個(gè)系統(tǒng)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(tái)達(dá)HIFT UPS具有以下4大優(yōu)勢(shì)：

    一、MTTR近于0，模塊化熱插拔在線維修，大大縮短維修時(shí)間

    二、N+X冗余，提供系統(tǒng)最高的可靠性。

    三、隨需擴(kuò)容，提供最靈活的、最經(jīng)濟(jì)的投資、配置策略

    四、高效節(jié)能，提供最低的運(yùn)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(jī)效率亦超過90%；當(dāng)帶載達(dá)到27%時(shí)，效率就已高達(dá)94%。效率在百分比上的每一小步提升，能耗支出的節(jié)省都是一大步。

    2.2.1 HIFT UPS的冗余配置方案

    現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載為25KW，由于HIFT UPS隨需擴(kuò)容的性能優(yōu)勢(shì)，可以按照現(xiàn)在的實(shí)際負(fù)載先進(jìn)行配置，所以，負(fù)載容量按照25KW進(jìn)行配置。

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

    2.2.2 方案  2臺(tái)HIFT 40KVA系統(tǒng)并聯(lián)       總?cè)萘?0KVA

    并機(jī)系統(tǒng)如如下：

    配置清單如下：

    2臺(tái)40KVA系統(tǒng)并聯(lián)，每臺(tái)UPS 2個(gè)模塊，共4個(gè)模塊，總?cè)萘?0KVA。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，每一個(gè)模塊均分負(fù)載，現(xiàn)負(fù)載量為25KW，4個(gè)模塊均分負(fù)載，每個(gè)模塊6.4KW均流運(yùn)行。

    當(dāng)市電正常的時(shí)候，如果其中任意一臺(tái)模塊出現(xiàn)故障，在系統(tǒng)控制程序命令下自動(dòng)退出系統(tǒng)，其余模塊將自動(dòng)平均分擔(dān)該故障模塊所帶的負(fù)載。

    由于實(shí)際負(fù)載容量是25KVA，實(shí)際功率容量只占2臺(tái)功率模塊，而冗余2臺(tái)功率模塊，是2+2的系統(tǒng)。也就是說只有在3個(gè)模塊同時(shí)故障的時(shí)候，UPS才會(huì)轉(zhuǎn)旁路工作，才會(huì)在無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。

    在系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，市電發(fā)生故障（掉電或電壓超限）時(shí)，兩臺(tái)UPS同時(shí)轉(zhuǎn)到電池逆變運(yùn)行，在此期間，如果其中一臺(tái)模塊發(fā)生故障，該故障模塊脫出系統(tǒng)，其余模塊均分該故障模塊負(fù)載后，繼續(xù)正常電池逆變運(yùn)行。

    隨著客戶負(fù)載的增長(zhǎng)，可隨時(shí)在線添加功率模塊，（每個(gè)模塊20KVA），最大可擴(kuò)容到240KVA，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過客戶對(duì)今后的擴(kuò)容要求。

    2.2.3.1 可靠性比較

    在本案例中，普通UPS  1+1并聯(lián)冗余系統(tǒng)的可靠性計(jì)算公式如下：

    公式中：

    R：表示系統(tǒng)可靠性

   F（t）：故障概率

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

    HIFT UPS在方案1中，也采用主機(jī)40KVA 系統(tǒng)并聯(lián)冗余，但由于其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可組成N+X并聯(lián)系統(tǒng)，也就是在系統(tǒng)冗余的情況下在冗余，組成2+2系統(tǒng)，依據(jù)系統(tǒng)的可靠性模型，計(jì)算如下 ：

    其中m=2 ，n=2  計(jì)算得出 R（2+2）=0.999996

    系統(tǒng)方案可靠度比較

    通過以上對(duì)普通UPS 1+1并聯(lián)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(jié)論：

    由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)可靠度可達(dá)到0.9999。

    由HIFT UPS組成的1+1冗余系統(tǒng)中，當(dāng)單個(gè)模塊同樣可靠度同樣為0.99時(shí)，雙系統(tǒng)并聯(lián)組成的2+2系統(tǒng)的可靠度為0.9999999995，比1+1系統(tǒng)的可靠度高出20萬倍。

    另外，由單機(jī)1+1組成冗余供電系統(tǒng)，當(dāng)單機(jī)可靠度為0.99時(shí)，并機(jī)系統(tǒng)可靠度達(dá)到0.9999，此值與負(fù)載量無關(guān)，也就是說，不管系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載量是多少，系統(tǒng)永遠(yuǎn)是1+1冗余，不允許兩臺(tái)同時(shí)故障，可靠度永遠(yuǎn)是0.9999；

    但是在HIFT UPS組成的N+X冗余供電系統(tǒng)，系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)載量占設(shè)備容量的大小與系統(tǒng)的可靠度息息相關(guān)，實(shí)際負(fù)載量越低，系統(tǒng)可靠度越高。客戶可以通過在線增加功率模塊來提高系統(tǒng)可靠度。以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。

    （1）設(shè)備購(gòu)置成本

    未來的擴(kuò)容來講，由于普通UPS擴(kuò)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(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的可用性的要求等等相關(guān)問題的困擾，到實(shí)際負(fù)載增加時(shí)在擴(kuò)容變成了幾乎不可能的事情。所以，一般的情況下，客戶在購(gòu)置UPS的時(shí)候會(huì)考慮一次性將設(shè)備的容量買到未來預(yù)估的容量，以避免未來過載的危險(xiǎn)。再加上配置主機(jī)是預(yù)留的25%的余量，和系統(tǒng)并聯(lián)時(shí)兩臺(tái)UPS的均分各50%負(fù)載運(yùn)行等相關(guān)因素，單臺(tái)UPS實(shí)際運(yùn)行時(shí)的負(fù)載容量?jī)H為設(shè)備容量的18%。造成了初期購(gòu)置成本的巨大浪費(fèi)。

    HIFT UPS方案在初期設(shè)備采購(gòu)的總?cè)萘可隙伎梢耘渲玫陀?+1冗余配置的UPS系統(tǒng)，原因在于HIFT UPS N+X系統(tǒng)可以隨著客戶的實(shí)際需求增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，這種擴(kuò)容可以是完全不用停機(jī)，并且實(shí)施起來快速簡(jiǎn)單方便。由于可以隨需擴(kuò)容，客戶可以不用采用一次到位的配置，可以隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)需求分階段的加大設(shè)備的投資。

    無論如何，HIFT UPS N+X的供電解決方案與傳統(tǒng)1+1冗余配置方案相比，在初期設(shè)備采購(gòu)時(shí)可以為客戶節(jié)省大量的初期設(shè)備采購(gòu)成本，可以為客戶提供一個(gè)更經(jīng)濟(jì)的設(shè)備投資方式。

    （2）設(shè)備的運(yùn)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(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于每臺(tái)UPS負(fù)載容量?jī)H為設(shè)備容量的18%左右，導(dǎo)致UPS整機(jī)效率大幅降低，僅為82%。系統(tǒng)長(zhǎng)期低效率運(yùn)行。以下為各類UPS統(tǒng)計(jì)負(fù)載量與效率關(guān)系的平均數(shù)據(jù)：

    50%負(fù)載下效率為89% 

    40%負(fù)載下效率為88% 

    30%負(fù)載下效率為86% 

    20%負(fù)載下效率為82%

    在1+1冗余并聯(lián)的方案中，單臺(tái)負(fù)載12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺(tái)負(fù)載量占比39%,其整機(jī)效率為88%，則該系統(tǒng)年耗電為：

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

    如果以工業(yè)用電每度1.5元計(jì)算，一年電費(fèi)為39420元

    在HIFT UPS方案中，單臺(tái)負(fù)載為12.5KW，UPS容量為40KVA，單臺(tái)負(fù)載量占比39%%，由于HIFT UPS在負(fù)載量達(dá)到27%時(shí)，整機(jī)效率就可以達(dá)到94%，所以，在方案中整機(jī)效率為94%，則該系統(tǒng)方案設(shè)備年耗電為：

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

    如果以工業(yè)用電每度1.5元計(jì)算，一年的電費(fèi)為：19710元

    運(yùn)行成本比較：

    2.2.3.3 綜合比較

    三、 總結(jié)

    臺(tái)達(dá)HIFT UPS隨需擴(kuò)容的靈活性，N+X冗余的可靠性，低負(fù)載時(shí)的高效率，模塊熱插拔技術(shù)帶來的最快捷的維修時(shí)效，不但為能為海口市人民醫(yī)院帶來最高的可用性，方便的后期擴(kuò)容性，同時(shí)還能為客戶帶來最低的運(yùn)行成本。■