摘要：隨著計算機和網絡設備的普及，各行各業對交流電的可靠性要求越來越高，交流不間斷電源系統(UPS)的應用也越來越廣泛。同時，由于市場競爭力等因素的考慮，用戶越來越關注UPS的TCO(Total Cost of Ownership)。本文重點探討模塊化UPS相對傳統UPS在TCO方面的優勢。

關鍵詞：TCO、不間斷電源、模塊化UPS

前言

在電信、金融、能源等行業，交流負載設備用電的可靠性主要靠UPS設備來提供，特別是在一些大型數據中心，需要使用很多大型UPS設備。一直以來，由于受到技術發展的限制，UPS多采用傳統的形式，近年來，其TCO越來越受到用戶的質疑。模塊化UPS正是為解決傳統式UPS的局限性、提高其TCO而發展起來的一種新型UPS。

1、TCO的概念和組成要素

1.1 TCO概念

TCO：Total Cost of Ownership，總體擁有成本。

1.2 TCO組成要素

圖1 總擁有成本組成要素

CAPEX:Capital expenditure，指資金、固定資產的投入。

OPEX:Operating expense,指的是企業的管理支出。

1.3 TCO應用

提供決策依據：通過分析總擁有成本，輸出相關財務指標，建立財務分析模型;

保護投資：利用模型比較結果，找到最優選擇方案，規避風險，快速盈利;

輔助業務規劃和分析：通過分析總投資，為投資策略參考;

運營監控：綜合市場情況進行分析，改善和提升關鍵業績指標。

模塊化UPS對TCO的影響分析

1.4 模塊化UPS實物圖

圖2 模塊化UPS實物圖

1.5 模塊化UPS的分類

模塊化UPS目前主要分為兩種類型：

第一種類型模塊化UPS由機架、功率模塊、旁路模塊、監控模塊組成。其中功率模塊包括整流、逆變器等部分。各功率模塊獨立控制并聯運行。

第二種類型模塊化UPS由機架、單體模塊構成，每個單體模塊內都裝有整個UPS電源與控制電路，包括整流器、逆變器、靜態旁路開關及附屬的控制電路、CPU主控板。每個UPS模塊都有獨立的管理顯示屏。

相對目前行業發展而言，中大功率模塊化UPS多采用第一種類型，小功率模塊化UPS多采用第二種類型，而且兩種類型UPS的共同特點是功率變換部分是獨立控制的，而且能實現N+X并聯，從而保證模塊化UPS的可靠性。

1.6 模塊化UPS的特性和對TCO的影響

1.6.1 模塊化UPS對機會成本的影響

模塊化UPS并聯冗余，可靠性高，降低供電風險。

在傳統UPS產品中，最早是用UPS單機供電(如圖3所示),隨后用戶保障安全一般采用的是“1+1”或“N+1”并聯冗余方式(如圖4所示)。

圖3 傳統UPS單機供電系統示意圖

圖4 UPS(n+1)并聯冗余供電系統示意圖

模塊化UPS具有N+X的架構特性(參考圖5)。

圖5 模塊化UPS架構圖

從系統論的角度看，應該消除系統方案的公共故障點，局部的得失不影響系統的方案才是優秀的。傳統UPS單機供電，當UPS本身出現故障時,就造成負載的供電中斷,可靠性低;并機系統雖然解決了單機系統沒有冗余的缺點，但是還存在如下缺點：

1、需要額外增加均流電路和同步控制器;

2、冗余少，運行效率低：目前多數行業UPS電源的運行方式，主要是1+1或2+1的并聯結果，這意味著該方案的容錯率或冗余只有一次。

如果單個系統的可靠性為r，則N+X冗余系統的可靠性公式如下：

(公式1)

假設一個單機UPS和一個模塊UPS的可靠性R1=0.99，即故障率為1%，那么一個80KVA的單機UPS可靠性就是0.99，而80KVA的模塊UPS，如果每個模塊為10KVA，就是7+1的組合，這時的可靠性R(7+1)就是：

R(7+1)=0.99731

可建，這時模塊化UPS可靠性比單機是幾乎提高了10倍。

如果采用6+2組合，其可靠性R6+2就是：

R(6+2)=0.9999461

此時可靠性比單機是幾乎提高了100倍。

而且，隨著負載的減少，可靠性還會增大。假如負載低于50KVA，就可以使5+3的組合，可算出故障率比單機時降低1000倍。這是單機UPS無論如何都無法做到的，并機1+1系統的可靠性也遠遠不及。

可靠性做為UPS最重要的指標，對客戶的機會成本影響巨大，它會降低客戶的營收損失，增加了客戶的商業機會，減少了客戶流失，并隨之降低了維修成本和服務成本等。