节能减排已成为我国的基本国策，随着信息化程度的提高，信息中心建设的数量和规模也在不断扩大。有的大型信息中心甚至成为当地的用电大户，因此如何节能也已成为刻不容缓的问题。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
者虽是在通信企业会议上的讲话，但在其他企业也同样适用。尤其是在信息中心要求能耗比PUE要达到2以下的指标，不采用节能设备和措施是无法达到的。
二、节能供电系统的要点
1.首先具有节能意识)(不要把节能和可靠性对立起来，高压直流也是一个节能方向)
首先要解决思想上的问题，要有一个节能的观念。以往的信息中心所采用的直接供电设备是工频机型UPS，这种设备在多年来都做出了重大贡献。但随着社会的进步和技术形势的发展，它的某些弱点逐渐显露出来，比如它的效率低功耗大、费材料造价高、尤其是破坏电网电压的正弦波性，对外造成了干扰，等等。更随着国际上对低碳环境要求的呼声越来越高，迫切要求改变这种现状。所耗的是在上个世纪90年代高频机全IGBT化UPS就已开始问世，到目前就有的厂家就已达到很成熟的程度。它的效率高、体积小、节约器材等优点已完全达到了替换原工频机型UPS的程度。
尽管如此，虽然有不少用户都已成功地采用了高频机型UPS供电，但也还有相当一部分用户陷入困惑之中，再加之有少数单位的负面宣传，延缓了这种更替过程。甚至有的用户把节能与可靠性对立起来：虽然觉得高频机型UPS有节能等优点，但总觉得本单位的系统重要，为了可靠不敢贸然采用高频机型UPS。殊不知根据阿雷纽斯定律：每升高10C电子器件的寿命就减半。比如UPS在25 C的设计寿命是10年，那么在35 C就是5年、45 C就是2.5年，等等。如果功耗小了，温度就可以降下来，寿命就可延长，当然可靠性也就提高了。道理是这样但要消除顾虑还得需要一个过程，只一方面来自对工频机型UPS的感情和了解，另一方面也来自所谓名厂家和名人的误导。不过用下表就可以说明高频机型UPS的前途了。
从上表就可以看出高频机型UPS在近5年的应用量是直线上升，而工频机型UPS从2007年就开始直线下降。这也反映出节能已在人们的心目中占据了一定位置。因此选择节能的产品已是大势所趋。
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三、选择节能的供电设备
目前信息中心直接的节能供电设备非高频机型UPS莫属。比如在输入功率因数都在0.95以上时，工频机型 UPS和高频机型 UPS效率大约差5%。据不完全统计目前有250万台服务器在24h运行，每台以400W计算，就是1,000,000kW，以某名品牌功率因数为0.9以上的400kVA的工频机型 UPS供电，需2778台，该机重2.75顿/台，共重6389吨以上。如以某品牌功率因数也为0.9以上的600kVA高频机型 UPS供电，该机重1.35顿/台，共需1667台1.35=2250吨，二者相差4138吨器材!这些器材都是优质钢材(如机架等支撑与安装用途)、纯度很高的电解铜(电缆、器件外引线等)、铝(散热器等)、金和银(触点的材料)、不锈钢(各种开关支架等)、稀土元素(半导体器件等)、优质塑料和橡胶(电缆护套等)，等等。这些器材的开采、提炼与成型都需要赋予能量和向外排放，所以节约器材也就是节能减排。更何况每年比用工频机型 UPS还节约138,900,000度电!即每年节电近1.4亿度，相当于1.4亿公斤煤。相当于40万户四口之家一年的用煤!
而且还节约净占地面积0.875 2.28) 2778- 0.830 2.42 ) 1667=5542-3348=2194m2。
当然其优点还不只这些。
四、规划节能的系统构成
有了节能的设备还必须有节能的系统构成。比如图1所示的一个实际例子是一个容量小于100kVA的信息机房，为了提高可靠性，采用了1+1 UPS冗余供电系统。其数字设备有双
电源输入和单电源输入两种，于是就采用了图1的电源分配方式。如果系统对供电的可靠性要求更高UPS1和UPS2都可采用N+X模块冗余并联方案，这样一来不但双电源系统得到了更高的可靠性，而且单电源系统也具有了冗余供电的保证。
但有的用户却认为可靠性使用复杂的结构堆起来的冗余供电系统。如图2(a)所示的双总线+STS+LBS结构就是为了完成图1的任务而采用的所谓提高可靠性的系统结构。在图2(a)中并没有将两台电源做1+1冗余连接，而是采用了所谓双总线方式。为了在其中一台故障时另一台的负载能照常不断电地运行，就在每一台UPS输出端加装了一台串联的STS，又为了STS能够零切换时间，于是又加装了一个称为同步器的LBS。这样看起来好像是万无一失了。要知道在系统中每串联一个环节就多一个故障点，这无形中就将系统的可靠性降低了一个等级。更何况用户的又陷入另一个误区，认为变压器可以抗干扰，于是又在本来不需要输出变压器的高频机型UPS后面加装了一台变压器，使得原来为95%的电源效率至少下降了5个百分点。也就是说使原来功耗不大的温度不高的机器内温度又上升了几度，从而使机器的可靠性又下降了一个等级。根据计算，这种结构的故障率比双机1+1冗余结构的情况提高了数倍。当然这是从理论上的分析和计算并不等于马上就出故障，但至少存在这些隐患。更不用说多花了多少钱了。
实际上了用双总线也可少花钱来实现上述互相切换的功能，如图2(b)所示。首先取消UPS后面的外加变压器，在两台UPS输出之间加装一个称为互联开关的STSH，这个互联开关在两台UPS正常工作时是断开的，一旦其中一台因故障而无输出时，互联开关STSH就马上闭合，将两台UPS的输出并联起来，就又形成了1+1的冗余并联模式。这种结构不但比前者提高了可靠性，而且节约了很多设备量。暂且不提变压器(因两者都可取消)，就只STSH就节省了不少设备量，如图3所示。图3互联开关只用了6只可控硅就实现了图2(a)的互切功能，而图2(b)却用了24只可控硅(STS1+STS2)。另一方面在节能上也相差甚远。互联开关在系统正常工作时是断开的，其功耗为零，而STS1+STS2在系统正常工作时有一半可控硅即12只在通电流。假如每只可控硅的正向压降为1V，电流为100A，12只消耗功率就是1200W，一年就是：
PW=365天24h12kW=10512 kW h
那么10年就是105120 kW h，这是一个长期效应。而互联开关只在供电系统之一故障时才导通，而且时间很短，甚至一年也不一定出现一次，即使导通一次，按照上述电流的2倍计算也只有600W。这样一来既节省了器材又节省了功耗，还提高了可靠性。这只是其中的一个例子。
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五、设计节能的运行模式
1. 随负载变化式运行方式
有了节能的系统结构，还需要有节能的运行模式，就这样一个环节紧扣一个环节才能真正实现节能。众所周知，一个电源的负载量越接近其额定容量，效率就越高，反之，负载量离额定容量越远效率就越低。尤其是近来为了提高数据中心的供电可靠性，在大容量供电时双总线供电模式应用越来越多。这样一来，在负载均分的情况下每路供电电源的负载量就不会超过50%的容量，使得每路供电电源的效率明显下降。
这时如果设计一个节能的运行模式，使得供电功率始终根据负载功率的变化，即二者的功率始终接近，这样就可以提高效率了。图4就示出了这样一种方案，如图所示，一个500kVA
的负载有两台600kVA的UPS构成了双总线供电模式。该UPS内含两个300kVA的模块，从双总线的角度去看类似600kVA 的1+1冗余结构，这样每台机器的带载量均小于50%。这时的运行效率虽然也做到了95%，但若让其中一个300kVA模块休眠，就变成了300kVA的2+1，显然效率就提高了。如果负载在运行中下降到300kVA以下，那么又可以让第二个模块休眠，这时就变成了300kVA的1+1冗余结构。如果负载在运行中又上升到300kVA以上，此时就及时唤醒一个300kVA模块，又恢复到300kVA的2+1模式。就这样一直保持UPS运行在高效率范围。
2. 旁通式运行模式
有的称为BSS或Always on运行模式，这类似于以前的ECO模式，如图5所示。即当电网电压稳定在UPS允许输入电压范围内时，就关掉逆变器改由市电经旁路Bypass供电，所不同的是ECO模式时逆变器关闭，而BSS或Always on运行模式下逆变器不关闭，而作为无功补偿环节继续起作用。这样一来，电网中的干扰就可以被该逆变器有效地抑制，这就为节能打下了坚实的基础。在此情况下运行效率可达97%以上。
3. 双总线G3式结构运行模式
在942标准中G3式结构是双总线的一路是市电，另一路是UPS，如图6所示。但在市电一路中的电源质量是无法保证的。在这里就不同，由于逆变器的作用防止了外来干扰，尤
其重要的是当市电波动范围超限时，该路就马上恢复UPS功能，保证了负载工作的连续性与可靠性。
4. 双总线G4式结构运行模式
在942标准中G4式结构是双总线的两路都是UPS，如图7所示。由于每一路负载量50%额定值，这就难免效率降低。在这里由于BSS的作用，使得在一定条件下两路电源都可以运行在经济模式，效率可达97%98%。由于我国的电网电压稳定程度越来越好，这种运行模式的前景也越来越好。实际上这种运行模式已经在多处工作，如台积电有80余台300kVA UPS这样运行，美国微软(西雅图)盐湖城64台800kVA在运行，还有MSN等都一直在用这种模式在工作着。这样一来不但提高了效率、节约了能量，也提高了系统的可靠性。
选择节能的带载考机方案
1.为什么要带载验机?
2.几十千伏安、几百千伏安甚至几千千伏安的假负载从哪里来?是租?是买?
3.假负载由谁来出?有没有这么大的假负载?
4.这么庞大的假负载一般都是固定的，如何运到现场，运来以后朝那里放?有没有这么大的空间?
5.假如有这么庞大的假负载，从租用到运输、到安装、到实验完毕，最快也得几天的时间，尤其是几百千伏安以上的机器。
图8中示出了几种常用的小型假负载：电子负载、电热风机、电炉子、电暖器等。
使用这些假负载有以下缺点：
这样的家用设备一般容量都不超过3kW，对于几十千瓦的电源还可以，如果是几百甚至几千千瓦，这样的设备也得成百上千，工作量大的惊人。
一般电炉子本身带的电源插头质量都不好，很容易损坏IT设备上的PDU。
电暖器在温度达到一定程度后就开始恒温了，换言之就是将电源切断了。这样一来就导致了电源负载的不稳定，影响测量效果。
从上面的例子可以看出，这样的监测机器的方法，既费资源又费力气，实在是是一件劳民伤财的事情。
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七、Easy Load 无假负载验机技术
上述的带假负载验机造成的烦恼还不仅如此，更可惜的是验机用的大量功率都被白白浪
费了，这也是与节能减排的基本国策相违背的。图10给出了利用Easy Load 负载验机方案进行600kVA验机的示意图。它的神奇之处在于不用外加任何假负载，仅仅使用一台手提电脑与UPS连接后即可作满载实验、过载实验和电池放电实验。
图11给出了Easy Load方案的工作原理。图11(a)所示是Easy Load的理论根据，这个方案的特点就是利用市电电网作为验机假负载。总所周知，市电电网不但认为是无穷的能源，而且它的内阻也认为是零，换言之也是无穷大的负载。基于这一点就为UPS的带载验
机奠定了基础。如何使UPS逆变器的输出电流流入市电电网呢?总所周知，电流是从电压高的地方流入电压低的地方，这就像水往低处流一样。只要UPS逆变器的输出电压高与市电电压就可实现上述愿望。图11 (b)就给出了这种设计思想，根据这种思想仍设置UPS逆变器输出相电压为220V，但在相位上超前市电10，这样一来虽然在电压有效值上和市电一样，但在任一瞬间的瞬时值UPS逆变器输出相电压高于市电，比如在市电电压正弦波过零时，市电电压为零，而UPS逆变器输出相电压则为：
Uinverter=310Vsin10=53.8V
当然会有这样一个问题：当市电正弦波为90时电压最高，310V，而UPS逆变器输出相电压此时是100，电压幅值才305V，已经低于市电电压，这不就是反流了吗?是的，就是反流。因为这是交流电，有正有负，有流出也有流进。
这个方案的另一个可贵之处就是节能。接入其他假负载的方法都是把100%的功率白白浪费了，而这里仅仅是微量的UPS本身的工作损耗(小于5%)。
图11(c)示出了 Easy Load方案实现带载验机的实施原理，现作一简单介绍。UPS输入端合闸使UPS输入与市电接通，打开UPS旁路Bypass(接通)，接着启动逆变器，电流方向是：
电池组GB逆变器 Bypass输入断路器配电柜断路器及电缆(图中未画出)市电电网。
接着启动IGBT输入整流器，电网电流流入，经以上路径又进入电网。由于在输入断路器上又从市电电网来的输入电流也有输出到市电电网的电流，所以在这些开关上测得的电流很小，大概只有额定值的5%的样子，这是UPS电路工作时的本身损耗。最后形成的测量结果如图12所示，就好像电流在整流器逆变器Bypass整流器之间环流一样。
图13所示为Easy Load 实施的电池放电方案，电流的方向如图中所示。因为电池放电的都是有功功率，为了节约能源，不浪费，做这个实验时最好接入自己的有用用电设备。
四、Easy Load 负载验机方案对电网有无影响
因为Easy Load 负载验机方案有10的超前相位差，就有的人担心对市电电网是不是有不良的扰动。首先看一下国家标准，因为市电电网是由多个发电厂(场)站发出的电压并网形成的，各厂(场)站发出的电压频率不一定完全一样，但为了成功并网就必须有一个约定，这就使国家标准，在这个标准要求范围之内就可成功并入，超出这个标准范围就不准并网。这个标准是500.2 Hz，换言之，允许各发电厂(场)站发出的电压频率有0.2 Hz的偏差，也就说允许偏差72。目前各发电厂(场)站发出的电压频率偏差已经缩小到0.1 Hz(36)。那么Easy Load 负载验机方案有10的超前相位差相当于多少赫兹呢?1Hz等于360，那么反过来10就是：
=10/360=0.028(Hz)
几乎比国标精确10倍。所以Easy Load 负载验机方案输出的电压和频率比发电厂并网电压的频率精度还高，所以对市电电网没有任何影响。
