涉及到数据中心电力的任何事件，哪怕其仅仅是一次电压的小波动或是数据中心的全面停电事故，都可能是灾难性的，甚而对企业造成严重的成本的影响，包括关键任务的业务可能停止。其结果不仅是企业营收的损失还会影响到企业在客户中的商誉。非计划停机的成本是很高的。例如，据美国能源部的统计显示，每断电一小时，就会造成航空公司预订中心损失大约9万美元;而信用卡业务中心在停电的一小时内地损失则超过250万美元。因此，可想而知，今天的停电成本有多么高。

　　对于IT企业来说，对于卓越运营可靠性的追求已然扩展到一个新的水平，新的方法的保障系统已经把传统的做法发挥得淋漓尽致。旧的电源保护做法已被多种方式证明是一个令人失望的了。

　　为了确保数据中心的效率，企业IT管理人员必须仔细查看相关的电力基础设施。多年来，为确保企业关键进程的无间断运行，大规模的不间断电源(UPS)被用来不断频繁的波动并进行市电干扰，以便为关键系统提供清洁能源。在大型机数据中心的时代，一台UPS必须配备足够的电池，以便能够有秩序关闭中央控制计算机以防止长期停电或备份发电机组联机失败。直到不久前，IT管理人员们仍然需要预留出15分钟的备用电池，以便让电池能够在突发情况下有效维护大量的数据和关键的硬件。随着局域网和广域网的广泛采用，分布式计算的日渐流行，有序停机已然变得难以协调，需要专门的软件进行操作。

　　多年来，铅酸电池的UPS已被证明是造价昂贵而且是不可靠的。在一串由40个电池连接起来的电池组中，哪怕只有一处故障损坏也可能导致保护服务器免受故障影响的系统运行失败。电池也需要大量的测试、监控和维护，以防止此类事故的发生，进而拖垮IT活动的程序。电池还需要过多的测试，监控和维护，防止此类事故发生用尽。主要UPS公司的数据证实，70%的服务要求上发生故障的UPS系统电池的问题的结果。40%的案件失去动力到了一个关键负载的条件是一个失败的电池系统的结果。更重要的是，UPS电池含有有毒的化学物质，并需要非常严格的处置方法。从绿色环保的角度来看，其这一特征显然不被那些坚持数据中心环保理念的IT管理人员所看好。

　　高可用性的数据中心并非只是谋求仅仅10〜30分钟的备份。他们需要连续的电源，以保证对大量数据的保护，更不要说对于硬件的支持。因此，这些数据中心设计了相当的冗余，其电源结构支持多个UPS和发电机。在这个层面上，IT管理人员都知道，他们的业务需要远远超过能够维持10至15分钟的备用电池，并同时需要依靠多台发电机完成相关工作。因此，当涉及到提高数据中心能源效率，同时确保业务正常运行时，IT管理人员们必须评估和考虑很多因素。他们所面临的挑战就变成了如何通过部署更加高效节能的技术，而又不破坏高可用性，同时实现数据中心的低总拥有成本(TCO)。而当面临寻找电源保护基础设施时，这一挑战变得更加困难。

　　飞轮结构剖析

　　图1、安装了飞轮和UPS的电力基础设施

　　飞轮清洁能源存储系统是一种环保的铅酸电池替代品。其作为一种存储动能的方法已经使用了多年。今天，利用新的高速电机技术和最先进的电子产品，高效飞轮系统为各种关键应用程序提供了一致的、可靠的能源。飞轮就像一个动态的(机械)的电池，通过旋转轴的动力学存储能量。电气输入旋转的飞轮转子加速，备用充电保持24/72全天候不间断的旋转，直到释放储存的能量。可用的能量的量及其持续时间与其公转速度的平方成正比。对于飞轮而言，转速加倍能量容量也即随之加倍，但转速增加一倍则能源容量翻两番。

　　在电源中断期间，飞轮提供无缝瞬间备用电源(图1)。对于那些发现UPS电池可靠性可疑的IT管理人员来说，这无疑是好消息。当单独使用飞轮(不含电池)时，系统将通过电池为与之连接的工作负载提供即时的能量。如果一次断电事件持续超过10秒或15秒，飞轮将无缝地移动到数据中心的发电机。如果是更长的运行时间，附加飞轮可以很容易地集成。根据EPRI的研究显示，80%的电源异常/干扰小于2秒，而98%的电源异常/干扰持续时间不到10秒。在现实世界中，飞轮储能系统有充足的时间切换到该设施的发电机。

　　从40KVA到兆瓦级，飞轮系统(图2)越来越多地被使用，以确保各种不同应用程序最高水平的电能质量和可靠性。这些系统的灵活性允许有多种配置，可以是特定的自定义，以实现最终用户根据其预算、可用空间和环境配置需要达到精准的电源保护水平。在这些情况中，IT经理可以获得许多好处，包括：

　　图2、Vycon的VDC-XE清洁储能飞轮系统

　　高功率密度，小碳排放量

　　允许将来扩展的并行能力

　　低总拥有成本(TCO)

　　20年的使用寿命

　　效率高(99%)

　　低维护成本且和安装简单

　　具备抗震等级选项(摇床测试表)

　　较宽的工作温度的耐受性

　　快速充电(不到150秒)

　　无特殊设施要求

　　N +1冗余选项

　　操作安静无噪音

　　飞轮部署符合国际最高标准的性能和安全性，包括UL、CUL和CE。此外，较之传统的铅酸电池，他们还具备成本效益、更加环保，提供更高的性能和可靠性。由于需要定期更换电池，切换到飞轮系统使得需要保障大量数据安全的用户感到更经济。

　　虽然购买铅酸电池的初始成本固然低，但其需要频繁的维护，而且更换的成本昂贵，冷却要求高，存在火灾隐患，同时需要控制泄漏，需求大的空间，报废处置需要考虑环境问题，因此，专业的IT人员开始寻找在他们预算范围内，同时能够节省大量能源的替代品。飞轮使用UPS系统(而不是电池)为关键任务提供了可靠的保护，防止瞬变、谐波、电压骤降、峰值和停电事故。对于那些不能完全放弃对电池的依赖的IT管理人员而言，飞轮系统可以与电池一起工作，其对解决昂贵的电源成本问题提供了第一道防线，基本上保证了UPS电池的使用寿命。

　　衡量数据中心功率效率的指标之一是电源使用效率(PUE)，其是数据中心IT设施、冷却、照明等设备所消耗的总功率除以IT设施所消耗的功率。根据Uptime Institute的介绍，典型的数据中心平均PUE值为2.5。当设备需要消耗更多的能量来冷却电池UPS时，这一数值会更高。如果数据中心没有适当的冷却，电池会运转降低，使得基础设施面临风险。相反，飞轮则不需要单独的冷却。

　　随着IT经理们寻求并实施环保措施，以最大限度地提高数据中心的效率，解决电力基础设施问题是一个合乎逻辑且的有利可图的步骤。对于能源的更多的需求不会消失，同时，企业对于IT预算问题的关注也将继续。数据中心在寻求高可靠性同时降低能耗之间的平衡是一个持续的目标，而采用飞轮是一个绿色环保的解决方案，具有环保和财务双重意义。

　　本文作者Frank DeLattre 于2007年加盟Vycon公司，负责该公司不间断电源(UPS)和电能质量部门工作，并于2009年晋升为总裁。Frank拥有丰富的国内外市场技术销售经验，在电能质量及相关行业具有20多年的从业经验。

　　Frank最初是从Topaz Electronics公司开始了他的职业生涯，这是一家不间断电源制造商。1990年，他加入Deltec Electronics Inc.，这也是一家UPS系统制造商，担任该公司国际市场销售副总裁。1999年，他加入了Active Power，一家飞轮储能系统制造商。在2003年，Frank被任命为领先的AC - DC定制电源制造商Cherokee International的销售副总裁。在加盟Vycon公司之前，Frank曾担任洛杉矶飞轮公司Pentadyne的销售、营销和服务部门高级副总裁。Frank持有圣地亚哥大学MBA学位和西海岸大学的学士学位。