雲端運算浪潮下，讓資料中心的建置需求持續升高，在此趨勢下，UPS（不斷電系統）已從過去作為企業能源救援，逐漸進化為能源管理設備，而此一角色引發出安全問題。

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

圖1 : 雲端設備必須同時面對龐大的能源需求，能源效率的提升也是獲利的關鍵之一。（source：ABB）

在雲端概念的持續發燒下，現在全球的機房用電量快速攀升，根據紐約時報的的調查，全球網路公司的資料中心用電功率高達300億瓦，隨著5G、AI與物聯網的普及，此一數據還會往上攀升，在能源有限與企業激烈競爭的情況下，要同時維護資料安全與能源價格穩定，並維持雲端產業的成長，節能、能源效率的提高、能源替代與儲存等四大技術，已然成為雲端產業能否穩定成長的關鍵要素。

雲端趨勢下的UPS挑戰

此外，由於雲端設備必須同時面對龐大的能源需求，能源效率的提升也是獲利的關鍵之一。因此，雲端運算的能源管理成為重點議題，業界人士也指出，在雲端設備的能源管理中，UPS所面臨的考驗，將比以往更嚴苛。

挑戰1：大功率

UPS的第一道考驗來自高功率的需求、標準貨櫃大小的模組化雲端資料中心。此類機房需要UPS提供50KW至100KW的功率，同時要能夠讓網路系統維持適時的運作，因此大功率的接續、切換功能與安全，就是首要挑戰。

挑戰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備，但在密集的雲端設備中，並無法提供UPS充裕空間，搭載傳統以鉛酸電池為主的儲能系統，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業者這幾年的重要發展趨勢，但在此同時，高密度能量通常也意味更高的安全風險，這是第二道考驗。

挑戰3：可靠性

雖然並非有核能災害的大規模危險，但資料系統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定運轉，因此長時間運作的可靠性，成為第三重考驗。

因應使用場域 設計適用系統

從應用面來看，資料中心、工廠自動化與智慧建築這三類UPS運作的大宗場合，其相似之處在於大量的自動控制運用；不同點是資料中心是在預設好的設備架構下運作，而工廠控制與智慧建築卻必須與更多設備產生互動，因此必然面臨更困難系統安全與穩定性的挑戰；此外，智慧建築及工廠控制的能源管理系統雖然複雜，但是相對負載較低，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設備製造商必爭之地，也是展現技術的戰場，如何製造出密集度高、能耗低、穩定度高、耐用性久的UPS，才能掌握資料中心電源管理的致勝關鍵。

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

如同前述，UPS雖然是雲端運算應用耗能關鍵之一，但僅占資料中心的11%左右，此外在雲端運算資料中心內，同時仍存在其他三大能耗來源，一是伺服器本身的主電源供應，二是為了維護設備運作穩定性的冷卻空調設備，三是照明與顯示相關應用。在這三類中，冷卻空調設備所佔的能耗最大、也是最關鍵的比例。

這些設備的功能與安全也會影響到雲端運算的運用，相較於其他新世代能源裝置，此類設備的設計與功能雖舊，但也必須因應更嚴格的可靠度要求與更龐大的電力來源，因此在系統規劃時，必須考量到安全控制的標準，並滿足大電力與除能兩個面向的要求。

另外，在散熱與冷凍空調方面，近年也有對應的新式標準，現在已有業者提出採用再生能源作為能量來源的做法。簡單來看，大多數的相關設備與功能要求，現在基本上都已有適當的安全標準對應。

迎接雲端世代 加快標準訂定速度

在節能技術方面，目前包括安全與性能標準，均根基於交流電，但業界認為採用直流電源供應的UPS，將有較高的效率，因此將這會是下一步的發展趨勢；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的進行開發中，這類具備不受天候影響的穩定儲能潛力，除了必須儘速制訂相關標準之外，產官學研也必須著力於基礎環境的建構，包括國際知識技術的移轉、專業人員的培訓與認可、檢測能力的建構、當地法規的協助等，來縮短技術實現化的時程。

隨著雲端趨勢的加快，能耗設計與整合將成為機房能源系統的下一個重點議題，因此持續定義新一代能耗量測方法，像是訂定與智慧電網的介面相容性與穩定性標準，並納入風力、太陽能、燃料電池與地熱等各種替代能源，將是刻不容緩之事，而在相關規範逐步落實後，新世代機房能源系統也將更加完善。

*刊頭圖（source：CIO.com）