隨着數據中心增加機架密度以滿足高性能計算(HPC)增長的需求，本已不穩定的電網在處理額外負載時會更加喫力。盡管與近年來相比停電次數減少且嚴重程度降低，但停電率仍然是一個關鍵問題。電力仍然是事故的主要原因，影響到金融和醫療保健等行業。2023年，54%的受訪者報告重大停電損失超過10萬美元，16%的受訪者報告損失超過100萬美元。

積極的趨勢是，組織正在加大對物理基礎設施冗余的投資，這有助於減少停電。對高密度備用電源的战略投資對於運營穩定性和彈性至關重要，尤其是在高性能計算需求不斷增長的情況下。這些解決方案可確保持續供電，支持人工智能(AI)工作負載的高級冷卻，降低電網不穩定風險，並防止運營中斷和潛在損失。

了解高密度備用電源

隨着數據中心發展成爲具有先進計算和AI應用的高密度環境，僅靠傳統的備用電源解決方案可能不夠用。高密度備用系統，旨在爲這些要求苛刻的工作負載提供可靠且響應迅速的電源支持。

高密度備用電源系統在停電期間提供可靠的能量存儲和快速的電力輸送，確保即使在高峰需求期間也能穩定供電。這些解決方案使數據中心能夠管理密集的計算任務並保持運營連續性，同時將停機或性能下降的風險降至最低。

不間斷電源：可靠、高密度備用電源的基礎

不間斷電源(UPS)系統通過在停電期間啓動並防止電力波動來穩定電力。這些解決方案即使在停電期間也能保持無縫運行連續性，從而防止數據丟失和硬件損壞。

UPS有哪些不同類型？

UPS系統主要有三種類型。每種類型都具有獨特的優勢，可滿足數據中心環境的特定需求。

後備式UPS

備用UPS或離线UPS提供基本的電源保護。它保持空闲狀態，直到檢測到電源故障，此時它會切換到電池供電。這種類型適合規模較小、不太重要的應用，在切換過程中可以接受瞬間電源中斷。

在线互動式UPS

在线互動式UPS系統無需切換到電池即可糾正輕微的功率波動，從而提供更先進的保護。這種方法可提高效率並延長電池壽命，是需要更好電壓調節的中型應用的理想選擇。

在线雙轉換UPS

雙轉換UPS通過將輸入交流電連續轉換爲直流電然後再轉換爲交流電，提供最高級別的保護。此過程可消除所有電能質量問題，包括斷電、電壓驟降、浪湧和噪音。由於它提供不間斷電源，因此非常適合高密度電池備用應用，因爲即使是短時間的中斷也是無法容忍的。

適用於高密度工作負載的先進UPS技術

鑑於技術的快速發展，擴展先進的UPS功能以滿足特定數據中心的需求至關重要。領先的UPS系統現在配備了旨在優化效率和提高可靠性的功能。它們提供可擴展的解決方案，以滿足高密度計算環境的獨特需求。

三相UPS

三相電源UPS系統通過均勻管理電力負載、確保穩定的電力供應和減少停機時間，增強了電力分配。Vertiv先進的三相UPS可以通過逆變器控制算法中和負載諧波，這對於支持連續、高密度計算、優化能源使用和提高效率至關重要。先進的UPS系統還可以提高電能質量，確保爲AI驅動的運營提供更清潔、更可靠的電力。

模塊化UPS系統

除了三相電源外，模塊化UPS系統還具有顯著的靈活性。這些解決方案允許在同一UPS框架內逐步添加電源模塊，使數據中心能夠以最短的停機時間擴展電源保護。此功能可提高整體系統效率和冗余度，同時最大限度地減少初始資本支出，使數據中心更易於適應不斷增長的需求。

通過分布式電池配置優化模塊化UPS系統

分布式電池設置對於高密度數據中心至關重要，可提供持續供電並提高模塊化UPS系統的可靠性。通過在多個獨立模塊之間分配電池資源，這些設置創建了一種彈性故障安全機制，隔離故障以防止大面積系統故障。這可確保即使某個組件發生故障，整個系統仍能繼續高效運行，從而降低停機風險並防止關鍵基礎設施環境中的數據丟失或服務中斷。

UPS鋰離子電池

鋰離子UPS電池提供卓越的電力存儲容量，可在空間有限的數據中心提供更高效的備用能源，並增強運行設備空間。它們具有更長的使用壽命和快速充電能力，可最大限度地減少停電之間的停機時間。它們與UPS系統的集成可爲高密度數據中心運營提供可靠的不間斷電源。

環保模式運行

此外，許多先進的UPS系統都具有一個顯著特點，即經濟模式運行，它可以平衡電源保護和能源效率。通過在正常情況下繞過電氣轉換過程，這些系統可以減少能源損失。在電力不穩定時，UPS會快速恢復到有源功率調節以保護關鍵負載，從而有助於實現可持續性，而不會犧牲可靠性。

電網互動能力

最後，電網互動功能使UPS系統能夠通過主動管理電力供應和需求來有效處理高密度工作負載。在提供備用電源的同時，這些系統還與電網互動以調節電力分配。它們與電池儲能系統(BESS)等儲能技術相結合，可以有效管理電力需求，尤其是對於AI應用而言。

快速頻率儲備(FFR)

具有電網互動功能的UPS可通過確保在停電或電力需求旺盛期間，同時不間斷供電來提供快速頻率響應(FFR)等電網服務。這可確保穩定運行和不間斷服務，對於處理密集型AI工作負載的數據中心尤其重要。

需求管理

先進的UPS系統提供需求管理或峰值調節功能，在高需求期間減少電網的電力消耗並緩解壓力。在這些高峰時段，UPS會切換到BESS作爲額外的分布式能源(DER)，利用存儲的能量來支持高密度工作負載並防止電力中斷或波動。將BESS與UPS相結合可防止過載，確保卓越運營和電網獨立性。

在线雙轉換UPS：高密度電源的峰值效率和保護

配備先進技術的在线模塊化UPS是高密度數據中心環境的最佳解決方案。其連續的電源轉換過程可實現穩定可靠的無間斷電源供應。這種UPS配置可以消除斷電、電壓驟降、浪湧和諧波失真等電能質量問題，這對於在高密度計算環境中保持敏感設備的完整性至關重要。

這些UPS系統採用模塊化設計，可提供可擴展性，使數據中心能夠隨着規模的增長調整電源保護，同時最大程度地減少重大停機時間或投資。爲了獲得可靠、高效的電源保護，採用最新技術的雙轉換UPS可以成爲可靠的解決方案。

高密度備用電源的多種技術

不間斷電源是確保不間斷供電的關鍵。已經开發了幾種附加技術來增強這些系統的功效，特別是在需要高密度備用電源的情況下。每種技術都有自己的一套專門優勢，補充了UPS系統的核心功能，並爲保持電力連續性提供了強大的解決方案。

飛輪儲能

飛輪儲能系統可以爲UPS系統提供一種先進的選擇，可以立即對波動的功率做出響應，並且磨損率比傳統電池更低。

● 提供即時能量。
● 完美地彌補差距，直到備用發電機啓動。
● 確保數據中心不間斷供電。
● 飛輪只需要極少的維護並且可以持久耐用，從而提高數據中心能源解決方案的可靠性和運營效率。

超級電容器

超級電容器，也稱爲超電容器，是一種通過在多孔電極上積累電荷來工作的高容量儲能設備。它們提供快速充電和放電功能，並具有可靠的循環壽命，使其成爲需要頻繁電源波動的應用的理想選擇。一些用於HPC工作負載的設備具有內置超級電容器，可在停電期間提供短期電源備份。

發電機系統

發電機系統或備用發電機用於應急能源供應，傳統上通過燃燒將燃料轉化爲電能。在人口密集地區，停電可能導致嚴重後果，只要有燃料，它們就可以在公用電源故障期間提供能源供應，以保持運營正常運轉。這種設置在數據中心尤其常見。

數據中心運營的一個日益增長的趨勢是盡量減少柴油發電機的啓動和使用。這一舉措旨在減少企業的碳足跡，並解決範圍1排放的高成本和環境影響。數據中心正致力於減少對化石燃料的依賴，提高效率，以實現環境和財務目標。通過利用氫燃料電池等技術創新，該战略確保了可靠的電力供應，同時促進了環境責任。

燃料電池

燃料電池高效可靠地將能量化學轉化爲電能，是高密度數據中心的理想選擇，這些數據中心需要持續供電才能確保運行可靠性。在不同類型的燃料電池中，質子交換膜(PEM)燃料電池使用氫作爲燃料源，並採用固體聚合物電解質，而固體氧化物燃料電池(SOFC)使用陶瓷化合物，工作溫度要高得多。

燃料電池的能源效率超過60%，超過了效率僅爲30%的柴油發電機。使用氫氣時，唯一的副產品是水和熱，符合脫碳目標。數據中心可以進一步利用燃料電池逐步淘汰備用發電機並減少碳排放，從而支持行業脫碳目標。

容量增長已成爲數據中心行業面臨的持續挑战，而這種增長可能會導致溫室氣體排放增加，從而加劇氣候變化。但許多設施都有機會減少排放。

電池儲能系統（BESS）

BESS在電力供應超過需求時儲存電力，並在高峰時段或停電時釋放電力，這對於高密度數據中心至關重要。它可以快速應對電力短缺，提高能源供應的穩定性和可靠性，減少停機時間並提高能源效率。

數據中心可以利用BESS來延長使用太陽能和風能等可再生能源的正常運行時間，爲實現碳減排和促進電網獨立奠定基礎。將BESS與UPS系統集成可爲需要一致、可靠且經濟高效的備用電源的高性能計算工作負載提供全面的電源解決方案。

高密度備用電源的設計考慮因素

實施高密度備用電源系統需要周密的規劃和策略。IT和設施團隊會考慮多種因素，以實現這些系統的最佳設計和實施：

容量規劃：確定適當的系統容量需要對當前和未來的電力需求有細致的了解，並考慮峰值需求和增長預測。

冗余配置：構建冗余有助於降低單點故障影響整個系統的風險，從而可能提供更連續的運行並提高整體可靠性。N+1、N+2或2N等配置提供不同級別的故障轉移保護。

冷卻和通風：高密度系統會產生大量熱量，因此需要有效的冷卻解決方案來保持運行完整性並延長系統壽命。

空間效率：由於物理空間有限，優化備用電源系統的布局和集成至關重要。

維護和監控：確保高密度備用電源的可靠性需要定期維護和密切監控。這包括例行檢查、執行負載測試和監控系統性能以防止故障。適當的維護可確保最佳功能並延長備用電源系統的使用壽命。

釋放不間斷電源的卓越性能

改造電力基礎設施，以滿足AI應用的特定需求。使用強大的備用電源解決方案確保您的關鍵系統不間斷運行，這些解決方案旨在處理高計算負載並在斷電期間提供無縫過渡。

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標題：什么是高密度備用電源？

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