Источники бесперебойного питания (ИБП/UPS) в ЦОД (центры обработки данных)

По прогнозам FrostSullivan, до 2010 г. мировой рынок ИБП будет расти на 10-12% в год и достигнет 10 млрд долларов (для сравнения: в прошлом году его объем превысил 6 млрд долларов). Подъем связывают с развитием рынка ИТ и телекоммуникаций, ведь более 40% проданных систем бесперебойного питания используется для защиты серверов, систем хранения данных и сетевого оборудования. По подсчетам IMS Research, в прошлом году оборот мирового рынка ИБП увеличился почти на 20%, причем наибольшим спросом пользовались трехфазные ИБП с двойным преобразованием.
Аналитики IMS Research ожидают, что в ближайшее время наиболее быстрыми темпами (почти на 25% в год) будут расти продажи мощных ИБП (100-500 кВА), и объясняют это масштабной инсталляцией трехфазных ИБП прежде всего в ЦОД, отрасли здравоохранения, ИТ и финансовом секторе. По предварительным оценкам, в 2007 г. в регионе ЕМЕА оборот рынка ИБП составит 1, 7 млрд долларов.
На российском рынке ИБП в первом полугодии 2007 г. было продано около 1, 1 млн ИБП почти на 200 млн долларов, сообщают в ITResearch. Рынок вырос на 15% в количественном и на 34% в денежном выражении по сравнению с аналогичным периодом 2006 г., что говорит о смещении продаж в сторону более дорогих корпоративных решений. Значительный рост отмечается в сегменте систем с двойным преобразованием — примерно на 60% в количественном и денежном выражении. В результате по обороту на эти ИБП уже приходится около половины рынка, хотя еще несколько лет назад — не более трети.
По данным ITResearch, в текущем году ни один из сегментов рынка ИБП не подвергся ценовой эрозии (в отличие от большинства других отраслей ИТ). Динамика продаж в каждом из них в денежном и натуральном показателях схожая, а различия, наибольшие в сегменте систем с двойным преобразованием младшего класса, аналитики объясняют перераспределением долей вендоров, каждый из которых старается выдерживать свой ценовой уровень. Хотя на рынке ИБП ожидалось значительное подорожание в связи с повышением цен на медь, свинец, полимеры и пр., эти факторы пока никак не сказались. Однако мировой рост цен на свинец стимулирует инвестиции в исследования альтернативных источников энергии для нужд бесперебойного питания.
Одним из основных движущих факторов роста отечественного рынка ИБП является повышение требований информационных систем к электропитанию и осознание необходимости качественного бесперебойного питания серверных помещений и ЦОД. На рынок ИБП заметное влияние оказывает увеличение мощностей строящихся ЦОД, где применяются централизованные системы бесперебойного гарантированного электропитания (СБГЭ), обычно на базе ИБП мощностью более 10 кВА класса Voltage Frequency Independent (VFI). Повышение требований к выходным параметрам ИБП для питания ответственных нагрузок, восприимчивых к колебаниям напряжения и частоты (серверное и телекоммуникационное оборудование и др.), обуславливает использование именно технологии VFI.
В России наблюдается настоящий бум строительства ЦОД. Рост рынка ИБП старшего класса подстегивают и периодические перебои в отечественных энергосистемах, убеждающие потенциальных заказчиков, что к этой проблеме следует подходить со всей серьезностью. Как следствие, сегмент рынка «тяжелых» решений для централизованных СБГЭ оказывается одним из наиболее динамичных.

Системы энергоснабжения в ЦОД реализуются как системы с бесперебойным, гарантированным и бесперебойным гарантированным электроснабжением. Последние применяются, когда необходимо обеспечить длительную автономную работу: в случае отключения основных источников электроснабжения оборудование питается от аварийных генераторов и ИБП. Внедрение ИБП помогает не только избежать перебоев в работе ЦОД, но и уменьшить число отказов оборудования за счет повышения качества электропитания.
Технология ИБП развивается в направлении увеличения плотности и мощности устройств, уменьшения их габаритов и веса.
Производители активно продвигают бестрансформаторные решения, предлагая трансформаторы в качестве дополнительного оборудования. В числе наиболее важных характеристик ИБП для ЦОД — экономичность, резервирование мощности, техническая поддержка, наличие средств мониторинга.
Среди направлений развития технологии ИБП и систем электропитания в ЦОД отмечает увеличение емкости ИБП при сохранении их массо-габаритных характеристик.
Важными тенденциями рынка ИБП являются также упрощение конструкции источников питания и смещение акцента в сторону модульных систем.
Среди характеристик ИБП, применяемых для создания отказоустойчивых систем электроснабжения ЦОД, сотрудники Iform Electronic выделяют высокую надежность, поддержку инструментов мониторинга и управления и средств оповещения о низком заряде аккумуляторных батарей, резервирование мощности, наличие системы охлаждения тепловыделяющих компонентов.
Современные ИБП должны отвечать стандартам безопасности, качества и электромагнитной совместимости. Возможность удаленного мониторинга и превентивной диагностики состояния оборудования позволяет прогнозировать выход из строя отдельных компонентов, планировать их ремонт или замену. ИБП, объединяемые в СБЭ, должны обеспечивать растущие (иногда непредсказуемо) потребности в электропитании, поэтому необходимо предусмотреть возможность модернизации устройств и наращивания мощности. Повышение эффективности работы систем электропитания при различных нагрузках приводит к снижению тепловыделения и уменьшению прямых и косвенных затрат на электроэнергию.
Применяемые в ЦОД ИБП должны обладать высокой эффективностью (КПД), в том числе при неполных нагрузках (50-80%), занимать минимальную площадь, позволять создавать системы с заданным уровнем резервирования, иметь средства контроля своего состояния и интеллектуальные алгоритмы превентивной диагностики, обеспечивать работу с активно-емкостной нагрузкой при минимальном снижении выходной мощности.
Однако нельзя ограничиться только высокой надежностью и обеспечением резервирования ИБП — всю систему электропитания ЦОД следует реализовать на соответствующем уровне. Требования рынка могут обгонять требования стандартов, поэтому технические характеристики ИБП должны превосходить действующие нормы. Основными по-прежнему являются требования стандартов безопасности и электромагнитной совместимости. ИБП применяются для аварийного питания не только систем ИТ (серверов, систем хранения, сетевого оборудования), но и систем кондиционирования и охлаждения.
Создание отказоустойчивых систем электроснабжения предполагает, прежде всего, надежность ИБП. Это касается аккумуляторов, стабилизаторов, печатных плат и других компонентов ИБП. Как правило, современная элементная база позволяет сократить количество внутренних элементов, уменьшить число соединений и увеличить надежность ИБП. Последнее достигается за счет схемотехнических решений производителя, применения элементной базы надлежащего качества и встроенного ПО, а в дальнейшем — посредством внедрения параллельных систем с резервированием.
Для повышения надежности ИБП с двойным преобразованием применяется статический байпас (резервирующий инвертор) и другие конструктивные решения — дублированные блоки питания для электроники ИБП, разделение и дублирование систем управления инвертором, выпрямителем и статическим байпасом. Для надежной работы полупроводниковых схем ИБП необходимо поддерживать оптимальный температурный режим. Важная функция — контроль работоспособности и возможность «горячей» замены батарей.
Существенное значение имеют быстродействие и эффективность алгоритмов управления (практически все ИБП используют цифровую систему управления). Для удаленного администрирования ИБП удобна встроенная поддержка SNMP, что позволяет следить за состоянием самого ИБП и системы электропитания. SNMP, Web/XML, различные сигнальные контакты и другие возможности предлагают практически все производители ИБП, ориентированных на установку в ЦОД, а их ПО совместимо с различными средами управления (HP OpenView и др.).
ИБП, как важнейший элемент инфраструктуры ЦОД, должен поддерживать локальный и удаленный контроль основных параметров (входное и выходное напряжение, величину нагрузки, прогнозируемое время автономной работы) и состояния (переход на работу от батареи, переключение на байпас, работа от сети, программируемое отключение). Как правило, такой контроль осуществляется по SNMP. Управление — изменение режима работы или некоторых параметров — реализуется в первую очередь для устройств малой мощности («розеточных» ИБП). В мощных трехфазных ИБП обычно не предусматривается отключение нагрузки, а лишь запуск теста (например, быстрый функциональный тест АКБ) или переключение на статический байпас. Обычно поддерживается интеграция средств мониторинга ИБП с системами сетевого управления (NMS).
Поддержка дистанционного отключения ИБП чревата непредсказуемыми последствиями, особенно при несанкционированном доступе к системе. Гораздо безопаснее средства мониторинга, которые можно интегрировать в любую диспетчерскую систему. Для их резервирования предлагается создавать многоуровневую систему мониторинга, например по SNMP, по Modbus и с помощью «сухих контактов» ИБП. Здесь все определяется требованиями заказчика. Некоторые производители реализуют различные способы оповещения оборудования ЦОД о низком заряде аккумуляторных батарей для корректного выключения систем ИТ. Для увеличения времени автономной работы используют внешние модули батарей.
Для повышения надежности системы электроснабжения ЦОД традиционно применяются такие методы, как резервирование ИБП и установка дизель-генераторов (ДГУ). При низком коэффициенте нелинейных искажений (THD) и близком к единице коэффициенте мощности достаточно ДГУ с меньшим запасом по мощности, что дает дополнительную экономию. При использовании ИБП с «чистым» входом минимизируются токи гармоник в электросети, а генератор работает на номинальную нагрузку. И только процессы включения/выключения ИБП или перехода его на работу от батареи и обратно от сети требуют незначительного запаса по мощности ДГУ. Когда ДГУ работает с нелинейной нагрузкой, в некоторые моменты времени энергия в конденсаторах возвращается на выход дизель-генератора, в результате чего создается повышенное напряжение. Оно воспринимается системой как сбой, и ДГУ отключается. Этот эффект проявляется на малой нагрузке и уменьшается по мере ее стремления к номинальному значению. При выборе ИБП для системы электропитания, оснащенной ДГУ, необходимо учитывать и добавочную мощность в режиме заряда батарей.
Иногда нужный заказчику уровень надежности обеспечивается и без ДГУ. На данном этапе проект не предусматривает применения ДГУ, поэтому длительность автономной работы от ИБП определялась заказчиком как необходимое время для принятия решения о переключении на второй ввод электропитания и самого переключения. При отказе электросети от ИБП питаются и кондиционеры.
Как было отмечено в предыдущем разделе, надежность можно повысить путем резервирования компонентов как в рамках одного ИБП, так и с помощью построения параллельных систем, для чего применяется несколько схем, включая схемы с общим байпасом и электронными коммутаторами питания, когда нагрузка переводится на резервный ИБП в случае отказа основного. При техническом обслуживании байпас обеспечивает питание оборудования, минуя ИБП, что является важным требованием для систем высокой надежности. К тому же современные ИБП предусматривают «горячую» замену большинства компонентов. Что касается модульных систем бесперебойного питания, то обоснованность их применения зависит от решаемой задачи. Кроме того, когда основным критерием является надежность, преимущество имеет мощная централизованная система. Если же нагрузка небольшая, и заказчик готов мириться с вероятным отказом одиночного ИБП, то вариант со стоечными ИБП намного дешевле. Более 80% всех ЦОД в Европе используют централизованную архитектуру СБЭ, при которой мощные ИБП, объединенные в параллельные системы, монтируются в отдельных помещениях и оснащаются собственными системами кондиционирования. Такое решение снижает тепловую нагрузку в серверных, позволяет разделить зоны ответственности для технического персонала, упрощает диагностику и обслуживание оборудования, отвечающего за электропитание.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.