曾經有電源制造廠商提出過“不間斷電源 (UPS) 系統設計上的可擴容性可以大大降低總擁有成本。這是因為,數據中心中安裝了更多設備后,通過這種可擴容性可靈活地調整基礎設施的規模,從而滿足相應的關鍵負載要求。”
雖然在這里談到的的總擁有成本財務模型中并未提及可擴容 USP 系統帶來的經濟效益,但如果能在不停機且直接在運行狀態下擴展 USP 系統以滿足負載的增長,則無疑可以為實施此策略的公司直接創造利潤。本文對采用傳統類型 UPS 進行 UPS 容量擴展的實際成本,與采用可擴容 UPS 系統的成本進行了比較。
案例:兩種擴展方法
某 IT 管理人員面臨以下問題:為一個 4800 平方英尺的數據中心設計一個 N+1 UPS 系統,且最終擴展容量為每平方英尺50W。這意味著 UPS 電源的總負載最終會達到 240kW,且應具備足夠的冗余容量,以便可以取出其中一個電源模塊進行保養,或在故障維修過程中仍保證正常供電。
現在有兩種方案可供選擇:傳統系統或基于機架式的可擴容系統。對于傳統系統,可以通過在并聯總線上添加傳統的UPS 電源模塊來提供一定程度的可擴容性,但必須在原來的電源上購置一個并聯轉換器,且新增的電源模塊應具備足夠的電源處理容量,以使最終的 UPS 系統配置能夠達到滿負荷電源處理容量需求。而基于機架式的可擴容系統,不僅同樣可以隨負載的增加擴展電源容量,還能避免因購買大型并聯系統機柜而使得成本 提高。
傳統解決方案
為了最小化項目的前期成本,IT 管理人員計劃通過分階段購買系統來實現傳統系統的可擴容性。為了比較這兩種方法的成本,假定負載每次遞增 80kW。一開始采用兩個容量為80kW的傳統UPS模塊,按照 N+1 配置,用其中任意一個模塊來為最初的 80kW 負載供電。當負載增長至超出冗余系統的80kW 容量時,管理人員計劃再安裝一個 80kW 的模塊,以滿足將增至 160kW 的負載容量需求,同時保持 UPS 的冗余容量。隨著負載的最后一次遞增,將安裝最后一個80kW的UPS模塊,此時總容量達到240kW,其中包括 80kW的冗余模塊。于是,傳統 UPS 系統的最終配置為4個并聯的模塊。該方法充分體現了傳統UPS系統一定程度的可擴容性。在傳統系統的最終電源配置中,所需的所有并聯設備的成本均包括在最初的購買成本中。
另一種方案
出于商業決策方面的考慮,提出了另一種類似的方法,即使用基于機架式的可擴展 UPS 系統。為滿足最初80kW的負載需求,一開始需要購買一個容量為 80kW 的設備,但基于機架式的可擴容系統在該設備內部包含了一個容量為 10kW 的冗余電源模塊,因而無需購置另一個80kW的設備即可提供 N+1 配置。由于可擴容系統不需要大型的并聯分布式電子設備,所以這部分成本可以節省下來。當負載超過 80kW 時,再購買一個設備,其輸出正好用于新增的負載。該設備也具有內置 N+1 冗余模塊。當數據中心負載增長到最大容量時,安裝第三個80kW設備,該設備同樣具有內置 N+1 冗余模塊。
無論是采用基于機架式的可擴容 UPS 系統還是傳統UPS系統,兩種方法的結果看起來差不多。誠然,如果傳統 UPS 系統的組件成本能低于 N+1 基于機架式的可擴容系統的組件成本,那么,繼續使用傳統系統的商 業決策是無可厚非的。但是,該策略存在很大問題。
規模增長的代價
IT 管理人員在面臨兩種設計方案的選擇時,必須考慮系統容量的擴容方式及其對 IT 運營的影響。
傳統 UPS 系統上安裝有使所需模塊(以實現可擴容性和冗余性)并聯的設備,并具備一個公用的連接點,各個模塊的輸出便通過此連接點連接到負載分配電柜上。這就是“總分電柜”,用于連接各個 UPS 模塊所提供的電量。在系統最初的試運行階段中,將對模塊的并聯、負載分擔以及冗余能力進行檢驗。如果要在傳統系統中添加模塊,則必須斷總開關的電源,以便安全地連接新模塊,而且必須再次進行試運行,以重新檢驗整個新系統的功能。為了實施上文中所述的傳統系統擴容計劃,需要關閉關鍵總線電源至少兩次。如果不出意外的話,一般情況下連接并測試傳統 UPS 擴容模塊所需的停機時間為24小時。
因此,要使用傳統 UPS 設備進行擴容,IT 管理人員必須考慮中斷IT 運營至少兩個24小時這一成本。成本包括:
損失的處理時間。
關閉服務器/處理器電源的技術人員成本。
將對操作系統的影響降至最低的應用程序專家成本。
客戶管理會議時間。
管理規劃會議時間。
意外事故規劃時間。
打開服務器/處理器電源的技術人員成本。
檢驗操作系統是否恢復的應用程序專家成本。
大規模試運行成本(必須檢驗擴容后 UPS 系統的全部輸出,因而還需要為負載配置纜線、儀 器儀表、專業技術人員等)。
這便是擴展傳統UPS系統所不得不付出的“代價”。
成本估算
擴展傳統系統需要停機兩個 24 小時,其成本可做如下估算:假定:
1.只對低級應用造成最小經濟損失,保守估計停機成本為 $10,000/小時。(在某些關鍵應用中停機成本估計為 $500,000/小時,對于某些財政機構中則更高。)
2.IT 管理人員對此過程很熟悉。
3.由于在系統設計初期已考慮到了技術細節,時間僅用在管理過程變化和協調資源上,因此管理時間可以縮至最短。
4.技術人員是外包人員,與 IT 設備提供商簽訂有服務協議。
5.由于只涉及公司眾多意外事故計劃中的停機方面,因此意外事故規劃工作可以最簡化。
6.應用程序專家是為 IT 設備上運行的商業應用程序提供軟件支持的外包人員。
表 1 列出了擴展傳統系統容量的成本明細。
經過對各項停機成本進行分析之后,可以得知,傳統擴容解決方案必須在初期投入的基礎上至少增加 $51,200的附加成本。該成本可為完成所需的兩次完整停機提供基本的技術服務。