备有双“活”：节能有效，运维有道
2月中旬，“百年不遇”的寒潮席卷美国德克萨斯州，德州电网宣布进入历史上最为严重的供能危机，从芯片生产到人民的生命安全，都受到严重的威胁。各方分析了导致德州大停电的因素，包括但不限于：
德州众多天然气、风能和火力发电厂因结冰而无法运转，造成电力供应急剧下降；
作为美国三大电网之一，德州电网仅供得克萨斯一个州使用，在寒潮来临时，无法从东部电网和西部电网获得电力外援……
无论具体原因为何，社会运转高度依赖电力供应的现代化国家，电力基础设施竟如此脆弱，还是超出了大家的想象。
3月10日，欧洲最大的云服务商OVHcloud在法国斯特拉斯堡的数据中心发生火灾，SBG2被彻底摧毁，SBG1也严重受损。
在火灾发生前，OVHcloud刚刚启动IPO流程，但受损失更大的无疑是那些永久丢失了数据的客户，还有46.4万个不同域名的360万个网站被关闭，包括：网上银行、网络邮件服务、新闻网站、销售个人防护装备以抵御新冠病毒的网上商店，以及几个国家的政府网站。
OVHcloud表示，具体的火灾起因要到明年才能披露，而其升级内部备份方式的决定也让人心生感慨——为什么不早些向AWS、微软Azure、Google云等美国同行学习呢？
从支撑数字世界运行的信息基础设施，到更为基础、影响范围更大的电网，都在极端状况下暴露出缺乏有效备份手段的巨大危害，足以说明：备份，真没我们想的那么简单。
如果不增加任何成本，就可以在需要时获得有效的保护，那应该没有人会拒绝这样的“备份”。所以，人们在决定是否要采用某种备份手段时考虑的主要因素通常是：
要付出多大代价？
关键时刻能否起效？
稳出活：高效可靠，一体两面
经过多年的演化和普及，服务器、存储等IT设备已经不像数据中心行业刚起步时那般“身骄肉贵”，今天的IT设备可以工作在较高的环境温度下，允许通过提高机房进风温度等手段，降低制冷环节的能耗，达到节能降碳的目标。
但是，哪怕是瞬间的电力供应中断或波动，都可能破坏设备的正常运转，进而导致业务受到严重影响。
所以，UPS首先要做好“不间断电源”（Uninterrupted Power Supply）的本职工作，保证电力供应的持续稳定，再降低转换损耗，才能得到用户的认可。
传统UPS双变换模式下的效率为94～96%，旁路Eco模式可以提高效率到99%，效率的优化空间达到3～5个百分点。重要的一点是，旁路Eco模式通常由旁路直接输送市电给负载，在市电输入消失时才切换到UPS逆变器，这就带来至少两个问题：
正常状态下，IT负载接入市电供电，没有经过UPS调节；
发生任何市电或设备本身问题时，探测并切换到逆变器需要时间，而这个间断时间，不是所有负载都可以接受的。
也就是说，UPS具有化解电力输入波动及中断的能力，但是在旁路Eco模式下处于“养生”状态，不能充分发挥作用。所以，尽管旁路Eco模式不缺历史和供应商支持，在用户侧的实际使用并不是很多。
近年来，随着社会和行业对节能减碳的重视程度不断提高，能够确定性的降低4～6.7%的电能损耗（考虑制冷设备损耗），也是非常值得争取的成果。以施耐德电气（Schneider Electric）新推出的Galaxy VL三相UPS为例：在500kW功率下，采用效率97%的在线双变换模式或高达99%的E变换模式，相比94%的传统设计，每年节电可达14.4万度和23.5万度，相当于减少碳排放15吨和25吨以上。
这个E变换（ECOnversion）模式，与之前的Eco模式，有什么区别呢？
E变换技术是施耐德电气在2012年取得的专利，2014年在Galaxy VM系列产品上首次应用，目前在20～4500KW、功率从小到大（VS、VM、VL、VX）的Galaxy V全系产品都得到了应用。
工作在E变换模式的Galaxy VS，该界面中可以看到三相输出电压、电流、功率和电池状态等信息
E变换结合了在线双变换的稳定可靠与旁路Eco模式的节能高效，与旁路Eco模式不同的是，它是一种智能旁路技术：逆变器一直处于工作状态，与旁路市电并联一起给负载供电，控制的结果是旁路市电提供负载需要的有功功率和基波电流，逆变器提供负载需要的无功功率和谐波电流，旁路市电输入端的功率因数为0.99，输入谐波电流<3%。在旁路市电超出允许范围后，切断旁路由逆变器自动100%支撑负载，0ms（毫秒）接管无间断。值得一提的是，在E变换模式下，还具有10%的充电能力。
在施耐德电气武汉实验室，我们通过Galaxy VS系列100kVA UPS主机体验了E变换模式的效能。
在现场测试中，可以看到，在E变换模式下，UPS的逆变器参与了功率因数校正和谐波处理，还可以调整输入三相负载平衡，能够有效的改善电力输入的质量。也正是因为逆变器一直在工作，模拟市电断电时，示波器捕捉到的输出电压波形中断为0ms，而在旁路Eco模式下的切换时间为5.1ms。
效率方面，在低于50%的较低负载下，测得双变换模式的效率96.56%，E变换模式为97.86%（计入充电功率后效率达到98.78%），都相当接近技术指标。
套用备份领域冷备份、热备份的概念，我们可以将（旁路）Eco模式理解为逆变器“冷备”，那么逆变器始终保持工作状态、随时可以无缝接管的E变换模式就属于“热备”，或者说是“活”备份（Live Backup）：节能不输Eco模式，逆变器一直活跃为工作负载保驾护航，但是负载较轻，元器件压力不大，有利于延长整机寿命——根据施耐德电气提供的数据，在E变换运行模式下，UPS设计使用寿命可达15年。
备有活：在线插拔，模块扩缩
在备份的语境中，热备份需要热插拔（Hot Swap）这样的配套手段支撑——不然，连更换个FRU（Field Replace Unit，现场可更换单元）都要停机下电，还奢谈什么“随时待命”？
没错，Galaxy VL系列通过模块化设计和Live Swap（在线插拔）技术，可以在运行时实现功率模块的增减和更换，无需将UPS切换到维护旁路或电池运行。
E变换模式（上）与断电后电池放电模式（下）两种状态的电路流向
可是，UPS毕竟不同于硬盘（或SSD）这类弱电设备，带电插拔是有生命危险的。如何在更换电源模块的时候，为维护人员提供更多的保护？
硬盘和SSD等弱电设备的在线插拔，主要担心损坏这些设备；强电设备的在线插拔，还要担心人身安全
施耐德电气采用一系列手段确保整个更换操作的触摸安全，包括但不限于：
接触防护：在人与带电元件之间增加绝缘隔离，譬如电源模块和输入端之间的连接使用绝缘电缆；
分区隔离：将裸露的带电元件（如，铜排）与插拔区域隔离开，可额外增加一级绝缘隔离，避免在带电插拔活动中发生接触危险。以Galaxy VL系列为例，裸露的接线端子和高能量的旁路区段被隔离在上部隔间的盖板后面，而低能量的插拔区域即电源模块隔间位于设备的下部。在插拔电源模块时，隔离有助于确保工作人员不会接触任何裸露的带电连接器或导线，也有助于降低电弧放电的可能性和严重性。电弧放电能量<1.2cal/cm²并获得UL测试认证。
机械联锁：电源模块设计有机械联锁和继电器，以达到零电流条件，帮助确保模块在电源“关闭”状态下插入或拔出。
从这个角度上来说，Live Swap也可以理解为“活”插拔。
Galaxy VL系列采用第二代模块化设计，负载均衡和按需扩容可以满足用户的不同需求：
并机模式下，以模块为单位均衡负载；当一个模块失效时，可以由其他功率模块均分负荷，系统更可靠。
可以随着负载功率的需求变化，以50kW的模块为颗粒度，从200kW逐步扩容至500kW，无需停机时间，增强业务连续性。
如果需要更大范围的扩容，可以将多台Galaxy VL系列并机使用，或者选择容量更大的Galaxy VX系列（500～4500kW，扩容颗粒度为模块化设计的250kW功率柜体）。
Galaxy VL和VS支持同款锂电池柜
Galaxy VL系列结构也非常紧凑，一台500kVA的设备，占地面积仅为0.8㎡（850mm×925mm，高1970mm），配合同样高（能量）密度的锂电池柜使用，可以加倍节省建筑空间。
感谢科技的进步，让我们可以一次次的从不情不愿的做选择题，进化到有底气说“我全都要！”