雲(yún)端運(yùn)算浪潮下，讓資料中心的建置需求持續(xù)升高，在此趨勢下，UPS（不斷電系統(tǒng)）已從過去作為企業(yè)能源救援，逐漸進(jìn)化為能源管理設(shè)備，而此一角色引發(fā)出安全問題。

由於雲(yún)端設(shè)備是耗能密度相當(dāng)高的設(shè)備，且這些設(shè)備具備儲存資料與交換資料的重要任務(wù)，無法僅使用辦公室等級的能源管理系統(tǒng)，因此搭載大量、高功率與快速反應(yīng)的能源管理系統(tǒng)，就成為新世代能源系統(tǒng)的關(guān)鍵性需求。此外，集中大量設(shè)備的雲(yún)端機(jī)房，本身諸如消防系統(tǒng)的建置，以及後續(xù)維修人員的安全，也是無法忽略的安全議題。

圖1 : 雲(yún)端設(shè)備必須同時(shí)面對龐大的能源需求，能源效率的提升也是獲利的關(guān)鍵之一。（source：ABB）

在雲(yún)端概念的持續(xù)發(fā)燒下，現(xiàn)在全球的機(jī)房用電量快速攀升，根據(jù)紐約時(shí)報(bào)的的調(diào)查，全球網(wǎng)路公司的資料中心用電功率高達(dá)300億瓦，隨著5G、AI與物聯(lián)網(wǎng)的普及，此一數(shù)據(jù)還會往上攀升，在能源有限與企業(yè)激烈競爭的情況下，要同時(shí)維護(hù)資料安全與能源價(jià)格穩(wěn)定，並維持雲(yún)端產(chǎn)業(yè)的成長，節(jié)能、能源效率的提高、能源替代與儲存等四大技術(shù)，已然成為雲(yún)端產(chǎn)業(yè)能否穩(wěn)定成長的關(guān)鍵要素。

雲(yún)端趨勢下的UPS挑戰(zhàn)

此外，由於雲(yún)端設(shè)備必須同時(shí)面對龐大的能源需求，能源效率的提升也是獲利的關(guān)鍵之一。因此，雲(yún)端運(yùn)算的能源管理成為重點(diǎn)議題，業(yè)界人士也指出，在雲(yún)端設(shè)備的能源管理中，UPS所面臨的考驗(yàn)，將比以往更嚴(yán)苛。

挑戰(zhàn)1：大功率

UPS的第一道考驗(yàn)來自高功率的需求、標(biāo)準(zhǔn)貨櫃大小的模組化雲(yún)端資料中心。此類機(jī)房需要UPS提供50KW至100KW的功率，同時(shí)要能夠讓網(wǎng)路系統(tǒng)維持適時(shí)的運(yùn)作，因此大功率的接續(xù)、切換功能與安全，就是首要挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)2：小體積

此外，要提供高功率的能量來源，往往需要大體積的蓄電設(shè)備，但在密集的雲(yún)端設(shè)備中，並無法提供UPS充裕空間，搭載傳統(tǒng)以鉛酸電池為主的儲能系統(tǒng)，必須考慮使用鋰電池或超級電容等儲能媒介，這部分也成為UPS業(yè)者這幾年的重要發(fā)展趨勢，但在此同時(shí)，高密度能量通常也意味更高的安全風(fēng)險(xiǎn)，這是第二道考驗(yàn)。

挑戰(zhàn)3：可靠性

雖然並非有核能災(zāi)害的大規(guī)模危險(xiǎn)，但資料系統(tǒng)的安全重要性無可取代，作為資料傳輸安全最後一道防線的UPS，必須具備高可靠度的控制能力，無論是在各種切換支援模式下，都必須維持可靠的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，因此長時(shí)間運(yùn)作的可靠性，成為第三重考驗(yàn)。

因應(yīng)使用場域 設(shè)計(jì)適用系統(tǒng)

從應(yīng)用面來看，資料中心、工廠自動化與智慧建築這三類UPS運(yùn)作的大宗場合，其相似之處在於大量的自動控制運(yùn)用；不同點(diǎn)是資料中心是在預(yù)設(shè)好的設(shè)備架構(gòu)下運(yùn)作，而工廠控制與智慧建築卻必須與更多設(shè)備產(chǎn)生互動，因此必然面臨更困難系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)；此外，智慧建築及工廠控制的能源管理系統(tǒng)雖然複雜，但是相對負(fù)載較低，存放空間較大，失效容許度相對也較高，並不如資料中心來得單一而嚴(yán)格。

因此，目前資料中心的能源管理，已然成為是各大電源供應(yīng)設(shè)備製造商必爭之地，也是展現(xiàn)技術(shù)的戰(zhàn)場，如何製造出密集度高、能耗低、穩(wěn)定度高、耐用性久的UPS，才能掌握資料中心電源管理的致勝關(guān)鍵。

圖2 : 大量、高功率與快速反應(yīng)的能源管理系統(tǒng)，已成為新世代能源系統(tǒng)的關(guān)鍵性需求。（source：Borri）

如同前述，UPS雖然是雲(yún)端運(yùn)算應(yīng)用耗能關(guān)鍵之一，但僅占資料中心的11%左右，此外在雲(yún)端運(yùn)算資料中心內(nèi)，同時(shí)仍存在其他三大能耗來源，一是伺服器本身的主電源供應(yīng)，二是為了維護(hù)設(shè)備運(yùn)作穩(wěn)定性的冷卻空調(diào)設(shè)備，三是照明與顯示相關(guān)應(yīng)用。在這三類中，冷卻空調(diào)設(shè)備所佔(zhàn)的能耗最大、也是最關(guān)鍵的比例。

這些設(shè)備的功能與安全也會影響到雲(yún)端運(yùn)算的運(yùn)用，相較於其他新世代能源裝置，此類設(shè)備的設(shè)計(jì)與功能雖舊，但也必須因應(yīng)更嚴(yán)格的可靠度要求與更龐大的電力來源，因此在系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，必須考量到安全控制的標(biāo)準(zhǔn)，並滿足大電力與除能兩個(gè)面向的要求。

另外，在散熱與冷凍空調(diào)方面，近年也有對應(yīng)的新式標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在已有業(yè)者提出採用再生能源作為能量來源的做法。簡單來看，大多數(shù)的相關(guān)設(shè)備與功能要求，現(xiàn)在基本上都已有適當(dāng)?shù)陌踩珮?biāo)準(zhǔn)對應(yīng)。

迎接雲(yún)端世代 加快標(biāo)準(zhǔn)訂定速度

在節(jié)能技術(shù)方面，目前包括安全與性能標(biāo)準(zhǔn)，均根基於交流電，但業(yè)界認(rèn)為採用直流電源供應(yīng)的UPS，將有較高的效率，因此將這會是下一步的發(fā)展趨勢；而像是儲能的媒介，由於不同形式的電池因用途的不同，如燃料電池與鋅空氣電池等均持續(xù)的進(jìn)行開發(fā)中，這類具備不受天候影響的穩(wěn)定儲能潛力，除了必須儘速制訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之外，產(chǎn)官學(xué)研也必須著力於基礎(chǔ)環(huán)境的建構(gòu)，包括國際知識技術(shù)的移轉(zhuǎn)、專業(yè)人員的培訓(xùn)與認(rèn)可、檢測能力的建構(gòu)、當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)的協(xié)助等，來縮短技術(shù)實(shí)現(xiàn)化的時(shí)程。

隨著雲(yún)端趨勢的加快，能耗設(shè)計(jì)與整合將成為機(jī)房能源系統(tǒng)的下一個(gè)重點(diǎn)議題，因此持續(xù)定義新一代能耗量測方法，像是訂定與智慧電網(wǎng)的介面相容性與穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，並納入風(fēng)力、太陽能、燃料電池與地?zé)岬雀鞣N替代能源，將是刻不容緩之事，而在相關(guān)規(guī)範(fàn)逐步落實(shí)後，新世代機(jī)房能源系統(tǒng)也將更加完善。

*刊頭圖（source：CIO.com）