由于IT技术的飞速发展，信息化建设已是一个巨大工程，比如金融和电信的数据大集中不仅仅是效率的提高，也将是管理模式和业务流量的全新变革，所以当前数据中心的建设可以用雨后春笋来比喻，据有关资料介绍，截至2012年已有数据中心机房53.2万多个。其间的规模已不仅仅是几十平米、几百平米，而是几千平几万平米，甚至是几十万平米的工业园。因此其用电量也远远超出了原来的想象，已成为用电大户。

表1所示是从2009年到2012年中国数据中心耗电量的递增情况，从表中可以明显地看出几乎每年都按14.8%的规律增长，图1更直观地示出了这几年的递增情况几乎是一条直线。

表1 2009-2012年中国数据中心耗电量

资料来源：ICT research

图1 2009-2012年中国数据中心耗电量上升曲线

从表1和图1可以看出2012年用电1634亿度，也就是对应186.4万千瓦，如果用负载功率因数为0.8的400kVA工频机 UPS就是4661台，如果平均效率按90%计算，那么仅电源这一项就白白浪费掉163.4亿度电。当前我国发电还以活了发电为主，火力发电又以煤炭为主。有资料计算每发1度电就需要1kg原煤，折算过来这就是163.4亿公斤原煤，即16340吨原煤。当今节能的高频机UPS其效率约为95%，一般比工频机 UPS高5%，即可节约8170吨原煤。有资料介绍：烧一顿原煤可产生1600′S% kg SO2，10，000m3废气，这是多么大的经济效益和社会效益啊！如果不节约这8170吨原煤，又是何等的状况！首先这8170吨原煤

表2 预计2013-2014年中国数据中心耗电量

来之不易，更何况任其肆意污染环境呢！这是一个值得深思的问题。尤其是数据中心的发展并未停止，任意表2的估计规律在膨胀，到2014年用电量可望达到2210亿度，如不预先采取措施，将是一个很难收拾的局面。

所以数据中心的节能问题已是刻不容缓！

节能建设第一步——选择节能的产品

1.节能减排是我国的基本国策

国务院国有资产监督管理委员会研究局副局长楚序平在“2009绿色通信与节能创新研讨会”上指出：中央通信企业在采购中要实施“三优先”：

* 优先采购节能的通信设备和产品

* 优先采购低排放的设备和产品

* 优先采购复合循环经济理念的设备和产品

这就是选择产品的方向，当然这不仅仅指的是通信设备，各行各业都应以此为指南。不言而喻，在当今选择UPS产品时只有高频机型UPS能够满足上述要求。同样是100kW的容量，如果效率以相差5个百分点计算。高频机型UPS每年就可以比工频机型UPS节约5万度电。

根据不完全统计，目前有300万台以上服务器在运行，300万每台耗电以400W计，总功率P就是：

P=300′104台′400W=80000′104W=1200，000kW

以往的IT设备输入功率因数为0.6~0.7，取中间值就是0.65，将上述功率折算过来就是：

1200，000kW/0.65？1846154kVA，如果不考虑其它因素只考虑全匹配的情况，大略比较一下：某300 kVA工频机型UPS的重量是2.2T，而某300kVA高频机型UPS的重量仅是830kg，相差1.4T.1846154kVA要用6154台300kW容量的UPS，工频机型UPS就比高频机型UPS重了1.4T′6154=8615.6T！换言之，工频机型UPS比高频机型UPS多用了八千六百多吨的材料，这些材料都是钢铁、高纯度的铜、金、银以及稀有金属和稀土元素，生产出这么多的材料需要花费多少人力、物力和燃料！这些材料从开采到运输到冶炼到提纯等等需要多少人力和物力！排放出多少有害的气体！如果节约下来又是何等的经济效益和社会效益！

再从效率上说，如前所述，高频机型UPS的效率要比工频机型UPS高上5个百分点，一般工频机型UPS的效率很难达到90%，就以90%计，按照上面的例子工频机型UPS就要消耗120000kW，而高频机型UPS才消耗60000kW，比工频机型UPS少消耗了50%，即60000kW，有资料介绍说发电厂发一度电就需要1kg的原煤，一年下来这60000kW耗电就是60000kW′8765h=52，200，000度电，就是近60000吨原煤。可以看出，高频机型UPS近九千吨高价材料和六万吨煤的节约量是何等的奇观！难道不让人心动吗！

所以高频机UPS备受推崇就是因为它节能。如前所述，材料的节约就是对能量的节约，这是一方面；效率的提高是长期的，比如有的数据中心每年的电费就以“亿”计算。所以有的用户在招标中声称‘即使一个百分点的效率我也要争’，能量节省了，有害气体的排放也就减少了，意义也就在这里。

2.为什么高频机UPS终究要替代工频机UPS

从计算机诞生的那一时代开始，不间断电源就是它的孪生兄弟。几十年来大半部分时间就是就是这种工频机UPS为计算机保驾护航，才使得IT技术稳步发展。可以说工频机UPS为IT技术的发展立下了汗马功劳。但工频机UPS机不是文物也不是古董，而是一种技术设备，技术是要发展的。历史的规律就是新的代替旧的，因为旧的一旦妨碍了生产力的发展就会被新的淘汰。那么工频机UPS的哪些方面阻碍了生产力的发展呢？如前所述，首先是耗材，如图2（a）所示，工频机输出端庞大的变压器是一个典型的耗材耗能的装置。而图2（b）所示的高频机UPS就取消了这个变压器。有人说这个变压器抗干扰，这是一种误解。这个变压器的作用只有两点：产生隔离接地点和变压，在三相中必须是D-Y（角星或角星）接法

图2 两种UPS逆变器后面的结构

时才可消除三次谐波。可惜逆变器输出波形中没有干扰可抗。

从工频机UPS输入电路上看，如图3所示，一般容量的标准配置是“6脉冲”输入整流器，如图所示的虚线框内部分。这种结构效率可达90%以上，但此时的输入功率因数只

图3 12脉冲整流器输入的UPS主电路原理图

有0.8左右，换言之器输入谐波电流达30%以上。这个数值标志着破坏了电网电压的正弦波波形，对外干扰大和增加了无功功率对线路的占空比，限制了供电局对外输出的有效功率。因此供电局一般都对用户提出了输入功率因数必须大于0.9的要求，否则就罚款。如果增加整流脉冲的个数就可提高输入功率因数。因此就出现了12脉冲整流器输入的UPS.如图3所示。这种电路的结构特点就是在原有电路的基础上再加一套6脉冲整流器，另外再加一个移相变压器。这样做了以后可将输入功率因数提高到0.9，如果再加11次谐波滤波器，又可将输入功率因数提高到0.95以上。这样做的代价有多大呢？某典型300kVA的UPS在6脉冲整流器时是1600kg，变成12脉冲整流器后重量是2200kg，增加了600kg.400kVA的UPS变成12脉冲整流器后则加了650kg！而某品牌300kVA的UPS才重830kg！相差何其悬殊！

为了将输入功率因数进一步提高，有的专家提出了24相整流方案，整流脉冲可达24个之多，输入功率因数可达0.99以上。图4（a）和（b）分别为采用谐波诸如型的自耦变压

（c） 24相整流自耦变压器结构原理图

图4 24相输入整流方案

器式24相整流工频机UPS输入整流器和采用平衡电感的自耦变压器式24相整流工频机UPS输入整流器，图4（c）所示为24相整流自耦变压器结构原理图。图4电路和变压器的有效结合无疑可以实现0.99以上的输入功率因数指标，但其结构复杂程度使制造的困难加大，并且仍未脱离耗电耗材的弊病。所以这种方案直至现在牙只能在实验室内“金屋藏娇”。

而高频机UPS完全克服了这些缺点

图5 三相高频机UPS主电路结构原理图

（御风）