电源使用效率(PUE)是最重要的关键性能指标之一,它显示了数据中心使用能源的效率。PUE是一个比率,定义为数据中心使用的功率除以其IT设备使用的功率。具体来说,它显示了与数据中心所有服务(还包括冷却、照明、电网设备等)使用的功率相比,实际IT设备使用的功率有多少。通过采用最佳实践,可以实现每年1.1甚至更低的平均PUE。了解PUE很有用,但在解释它实际显示的内容时要小心。这是因为PUE只是以瓦特(W)为单位测量的有功功率的比率,而提供给数据中心的功率包括有功功率和无功功率。无功功率不做任何实际工作,但需要为感性或容性负载供电,以维持网络中的稳定电压。数据中心中的典型电感负载包括运行冷却应用的电机,而计算机服务器电源单元是电容负载的典型例子。未能立即管理消费者负载的无功功率可能会导致整个电网的巨大损失。同样重要的是要记住,变速驱动器(VSD)、LED照明、UPS和带有开关电源的服务器等非线性负载也会消耗无功功率。它们吸收电流的特殊方式会导致电流失真。除了有功(基波)电流之外,还有称为谐波的无功电流分量。谐波是网络中的一种电气污染,会导致能量损失增加、电网可靠性降低并缩短连接设备的使用寿命。为了估计网络中存在的无功功率,使用了一个称为功率因数(PF)的值,它显示了工作中的有功功率与提供给电路的总功率之间的关系。功率因数越接近1,网络中的无功功率越小,网络的效率和可靠性越高。公用事业公司经常因低功率因数而惩罚消费者,这要求公用事业公司提供更高的发电和配电容量。在采取措施改善PUE时,例如为冷却应用安装VSD,检查对数据中心电源网络的影响至关重要。驱动器在冷却过程中平均可节省20%至60%的能源。但它们的缺点可能是增加电网中的能量损失——而PUE不会反映这一点。在其设计中包含电容器的标准VSD通常非常擅长补偿其控制的感性负载的无功功率。驱动器使用电容器为电机提供无功电流,并保护供电基础设施免受无功电流源本身的影响。但是,具有有源前端(AFE)和直流电容器的更复杂的驱动器,例如ABB的超低谐波(ULH)驱动器还可以通过补偿其他网络电感或电容负载来进一步提高网络效率。谐波的情况不同。谐波性能在很大程度上取决于驱动器的设计。谐波的影响以总谐波失真(THD)的百分比值来衡量,它是所有电流或电压谐波与基波电流或电压之间的关系。在没有电压或电流谐波的情况下,THD为0%。具有内置阻抗的典型6脉冲驱动器的THDi约为40%。与没有谐波的系统相比,这导致线路电流增加8%,能量损失增加16%。与其使用额外的滤波器来解决谐波问题,为什么不使用不会产生谐波的变频器呢?即使在部分负载下,有源前端驱动器也会产生极低的谐波含量,从而降低电网故障的风险并提高效率。虽然将PUE保持在接近1很重要,但同样重要的是要注意用于控制冷却应用以达到该水平的VSD技术。这是因为VSD的选择不仅会影响冷却过程的效率,还会影响电网的效率——这不会反映在PUE中。归根结底,是所有系统(包括冷却和电力网络)的效率决定了数据中心的真正能效。
