Состояние и ближайшие перспективы развития рынка источников бесперебойного питания

Виктор Куц

И это в США, славящихся высоким качеством своих сетей энергоснабжения.

Анализ подобных ситуаций показал, что крупные аварийные отключения даже в наиболее развитых странах случаются примерно раз в 20 лет, а нештатные ситуации, в которых электричество не подается сотням тысяч потребителей, происходят 2-3 раза за год, а в случае отключения десятков тысяч потребителей - не менее 10 раз в год. Так что любая организация в любой точке мира с немалой долей вероятности может оказаться в зоне действия крупного аварийного отключения электроэнергии.

Не столь катастрофическим, но и гораздо более распространенным видом неполадок в сетях электропитания (особенно - в крупных городах) являются долговременные "проседания" напряжения, вызванные их перегрузкой. Кроме того, не исключены также высоковольтные импульсные помехи (особенно во время грозы) и высокочастотный шум.

Высокое качество электроснабжения и его надежность достигается путем использования специального оборудования. Наиболее универсальным средством обеспечения качества и надежности электроснабжения являются источники бесперебойного питания (ИБП, или UPS - Uninterruptible Power Supply) - устройства, включаемые между штатным источником питания (розеткой электросети) и потребителем (компьютер или любое другое электронное устройство), которые обеспечивают питание потребителя в случае пропадания напряжения основного источника, используя для этого энергию своих аккумуляторных батарей. Первоочередной задачей ИБП считается обеспечение нормального, корректного завершения работы при неожиданном отключении электроэнергии. Однако в идеале ИБП должен защитить технику от всех типов перебоев в электрических сетях, основные из которых были отмечены выше. При этом не следует забывать, что использование ИБП оправдано лишь там, где потеря питания может привести к потере важных данных - персональные компьютеры, серверы, сетевые устройства, внешние накопители и т. п. Принтеры, сканеры, а тем более осветительные лампы, не нуждаются в ИБП!

Типы ИБП

В настоящее время наиболее часто используемой на рынке является классификация ИБП, предложенная в стандарте ЕС 62040-3, опубликованном в 1999 году. Основным критерием этой классификации является функциональный признак устройства. На этой основе "бесперебойники" разделяются на три основные группы: Off-Line (резервные), Line-interactive (линейно-интерактивные) и On-Line (активные).

Резервные ИБП (Off-Line или Standby) - эти ИБП служат для резервирования источника основного электроснабжения (электросети) на случай аварии (отключения или выхода напряжения сети за допустимые пределы). Если это происходит, срабатывает переключатель, и нагрузка переходит на резервное питание от аккумуляторных батарей. В штатном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от электросети, как правило, через помехоподавляющий фильтр.

Достоинством ИБП резервного типа является их простота и, как следствие, невысокая стоимость, а недостатком - относительно большое время переключения (несколько миллисекунд) на питание от батарей и более интенсивная их эксплуатация, так как источник переводится в аварийный режим при любых неполадках в электросети.

В целом резервные ИБП можно характеризовать как компромиссное решение, обеспечивающее приемлемый уровень защиты отдельных потребителей (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного оборудования) от неполадок в электросети в регионах с хорошим качеством электрической сети, в сочетании с низкой ценой устройства. Мощность выпускаемых резервных ИБП колеблется от 200 до 2000 ВА.

Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive) в штатном режиме снабжают нагрузку напряжением от основной электросети, в определенных пределах регулируя ее напряжение, а при аварии в основной электросети нагрузка синхронно переключается на батарейное питание. По принципу работы линейно-интерактивные ИБП схожи с резервными ИБП - они также выполнены по схеме с коммутирующим устройством (Off-Line), но дополнены примитивным стабилизатором входного напряжения (на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками), в котором осуществляется "сдвиг" напряжения ступенями фиксированной величины (обычно - несколько значений). Что позволяет расширить диапазон входного напряжения, при котором напряжение на выходе поддерживается на приемлемом уровне без перехода на батарейное питание.

Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП, по сравнению с источником резервного типа, заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети (наиболее распространенный вид неполадок в отечественных линиях электроснабжения) без перехода в аварийный режим, что заметно продлевает срок службы аккумуляторных батарей. Кроме того, автотрансформаторная схема обеспечивает развязку питающей сети и цепи питания нагрузки. Недостатком линейно-интерактивной схемы является нестабильность выходного напряжения в штатном режиме, зависящая от диапазона входного напряжения, проникновение импульсов и шумов из основной сети на нагрузку, а также не нулевое время переключения нагрузки на питание от батарей.

По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное положение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-Line) и высокоэффективными, но дорогостоящими постоянно включенными ИБП и применяются для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и офисного оборудования. Как правило, мощность выпускаемых устройств составляет от 250 до 10000 ВА.

В активных (иначе - постоянно включенных) ИБП поступающее на вход переменное сетевое напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем, с помощью инвертора, снова в переменное. Именно поэтому такие устройства называют еще и ИБП с двойным преобразованием (On-line, Double-conversion). Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и питает последний в аварийном режиме. Кроме того, обязательным элементом ИБП данного типа является устройство обходного пути - байпас (Bypass), обеспечивающее подачу напpяжения сети напpямую с входа на выход (в случае выхода инвеpтоpа из строя или необходимости "горячей" замены батарей). Такая схема построения ИБП позволяет обеспечить практически идеальное питание нагрузки чистым синусоидальным стабилизированным напряжением при любых неполадках в сети (в том числе и эффективную фильтрацию высоковольтных импульсов) и характеризуется полной развязкой питающей сети и цепи нагрузки, а также нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе устройства.

К недостаткам схемы с двойным преобразованием энергии следует отнести ее сравнительную сложность и, как следствие, - достаточно высокую стоимость самого ИБП, кроме того, общий КПД системы невысок (из-за потерь при двукратном преобразовании напряжения). ИБП типа On-line применяют в случаях, когда защищаемое оборудование наиболее критично к качеству питающего напряжения. Диапазон мощностей выпускаемых устройств очень широк - от 600 ВА до нескольких сотен киловольт-ампер.

По конструктивному исполнению ИБП можно разделить на настольные (как правило, розеточные), напольные и стоечные (19"). ИБП малой мощности обычно выполняются в едином конструктиве. Конструкция многих моделей ИБП малой мощности позволяет производить замену аккумуляторной батареи без отключения нагрузки ("горячая" замена - Hot swap). Кроме того, ИБП малой мощности выпускаются также и в специальных корпусах для установки в стандартные шкафы шириной 19" для защиты активного сетевого оборудования и серверов. Некоторые устройства средней и практически все - большой мощности могут иметь двухкорпусное исполнение: системный блок ИБП, в который устанавливаются выпрямитель, инвертор и система управления, и отдельная аккумуляторная батарея. Один или несколько ИБП большой мощности с комплексом дополнительного коммутирующего оборудования и кабелей образуют систему бесперебойного питания (СБП).

Среди рассмотренных типов ИБП следует выделить так называемые энергетические массивы (Power Array). Эти устройства представляют собой параллельную систему ИБП (модулей) в одном корпусе и способны продолжать работу при выходе из строя силового модуля (модуля преобразователей), модуля батарей или модуля управления. Не меньшее достоинство ИБП типа "энергетический массив" заключается в том, что они обладают свойством масштабируемости. Ряд моделей энергетических массивов позволяет осуществлять комплектацию устройства таким образом, что количество силовых и батарейных модулей может находиться в разных соотношениях. При этом сохраняются все функции, характерные для энергетического массива (в первую очередь - возможность "горячей" замены любого из модулей).

Еще одна классификация "бесперебойников" исходит из их мощностных характеристик. В этом случае различаются ИБП малой мощности (до 3 кВА), средней мощности (3-10 кВА) и большой мощности (свыше 10 кВА).

ИБП малой мощности (Off-Line или Line Interactive) - самое простое решение, применяемое для защиты оборудования, используемого дома или в малых офисах. Они подключаются непосредственно к защищаемому оборудованию и питаются от электрической сети через штепсельные розетки (поэтому их иногда называют еще и "розеточные" ИБП). Помимо своей основной функции - защиты электропитания отдельного компьютера - многие модели этого типа обеспечивают еще и защиту подходящих к нему коммуникаций (локальная сеть, телефонная линия) от помех на линиях связи. В случае перебоев с электропитанием все запущенные приложения могут сохраняться как вручную, так и автоматически, под управлением специализированного ПО.

ИБП средней мощности (Line Interactive или On-line) имеют встроенный блок розеток для подключения нескольких близко расположенных компьютеров (или других периферийных устройств) на один ИБП. К питающей сети эти устройства чаще всего подсоединяются кабелем от распределительного щита. Они выпускаются в основном или в напольном исполнении, или для монтажа в стойку.

ИБП большой мощности (исключительно On-line) подключаются к питающей сети с помощью кабеля от распределительного щита через защитно-коммутационный аппарат, а к защищаемому оборудованию - через выделенную групповую розеточную сеть. Они имеют напольное исполнение и размещаются в специально приспособленных электромашинных помещениях. Естественно, применение таких устройств оправдывается только тех в случаях, когда речь идет о сохранности чрезвычайно ценной информации. Во многих подобных случаях необходима не просто установка ИБП, но и реализация целой системы бесперебойного электроснабжения, которая предполагает наличие резервирования, нескольких подводов питающих сетей, а также использование аварийных генераторов.

Аккумуляторные батареи

Все источники бесперебойного питания, независимо от их типа, содержат аккумуляторную батарею. В ИБП малой мощности она может быть представлена единичным аккумулятором, тогда как ИБП средней и большой мощности оснащены батареями из нескольких аккумуляторов. Собранные в последовательные цепочки, они, в свою очередь, могут включаться параллельно для увеличения емкости батареи. Подавляющее большинство батарей комплектуется герметичными необслуживаемыми (ожидаемый срок службы составляет от 3 до 10 и более лет) свинцово-кислотными аккумуляторами.

Рынок

Ключевой тенденцией на современном рынке ИБП можно считать постепенное увеличение требований к мощности ИБП как в персональном, так и в корпоративном сегменте - растет доля решений для средних и крупных предприятий. Немаловажную роль в данном вопросе сыграло осознание некоторыми заказчиками преимуществ централизованной системы защиты питания перед распределенной. Отсюда проистекает и уверенный рост спроса на крупные источники топологии On-line, которые все больше вытесняют источники типа Off-line и Line-interactive. Однако существенного роста совокупного мирового рынка ИБП давно уже не наблюдается - он, впрочем, как и многие другие сегменты IT-индустрии, пребывает в состоянии полного застоя.

Среди производителей ИБП малой и средней мощности безусловно лидирующие позиции на мировом рынке занимает американская корпорация APC (American Power Conversion), тогда как в сегменте решений большой мощности (свыше 10 кВА), в котором, помимо собственно ИБП, большое внимание уделяется еще и дополнительным сервисам и услугам, лидируют компании Liebert, MGE и Powerware.

Российский рынок ИБП, в отличие от аналогичных рынков большинства развитых стран, последние пару лет демонстрирует устойчивые показатели роста (свыше 15% ежегодно), что, по мнению большинства экспертов, объясняется исключительно высокой динамикой отечественного ИТ-рынка. Как и везде, в нашей стране спрос смещается в сторону источников с двойным преобразованием, а доля оборудования Off-line становится все меньше. И это несмотря на то, что в России еще достаточно много потребителей, для которых стоимость является более приоритетным параметром, чем качество защиты.

Что касается производителей систем бесперебойного питания, то на отечественном рынке расстановка сил имеет несколько иной расклад, чем в мире. Здесь традиционный рейтинг ведущих игроков "разбавлен" локальными брэндами, крайне мало влияющими на мировой рынок ИБП. Впрочем, как и во всем мире, APC удерживает в нашей стране безусловное лидерство, а ее доля в совокупном объеме продаж ИБП равна 60% (по данным IT-Research). Компания выпускает широчайший спектр решений для защиты электропитания: потребительские, средние (системы защиты для офисной техники) и Enterprise (решения для бесперебойного электроснабжения вычислительных центров и телекоммуникационных узлов). Но опережающий рост бизнеса APC наблюдается в секторе больших систем и обусловлен активным продвижением фирменной архитектуры APC ISX.

На позиции тайваньской компании Powercom, находящейся в течение последних лет на втором месте в сегменте решений малой мощности, начинают претендовать молодые российские компании, в первую очередь Ippon и Powerman, поставляющие на отечественный рынок под собственными торговыми марками ИБП, разработанные на базе зарубежных технологий. Замыкают шестерку лидеров российского рынка середины 2006 года компания Eaton (торговая марка Powerware, США) и еще один отечественный производитель - Inelt. Таким образом, российские компании Ippon, Powerman, Inelt и NeuHaus, по данным IT-Research, к началу 2006 года контролировали до 30% российского рынка "легких" ИБП.

В сегменте "тяжелых" решений (ИБП средней и большой мощности) наряду с APC в России достаточно сильны позиции Eaton, MGE UPS Systems (Франция), Chloride (Великобритания) и Liebert (торговая марка компании Emerson, США). А вот позиции давнего участника российского рынка - американской компании General Electric пошатнулись, ее доля рынка в последние два года не превышает 2%.

Впрочем, приведенный выше перечень компаний далеко не полон - сегодня на рынке ИБП присутствуют более сотни различных производителей, ряды которых постоянно растут. Так, в 2005-20006 годах на российском рынке с "самыми серьезными намерениями" появилось сразу несколько новых (или старых-новых) имен. К ним можно отнести итальянскую компанию Riello UPS Manufacturing, Socomec Sicon (Франция-Италия), также возобновила продажи в России американская компании Tripp Lite, покинувшая отечественный рынок после августовского кризиса 1998 года.

Говоря об особенностях российского рынка ИБП, следует отметить, что устройства малой мощности, традиционно отличающиеся невысокой стоимостью, все еще занимают порядка 50% объема продаж (в количественном отношении). И это несмотря на то, что многие производители считают данное технологическое направление бесперспективным. В этом сегменте решающим фактором, определяющим спрос, является цена. Репутация бренда, маркетинговые стратегии и надежность решения в данном случае отходят на второй план. Такая ситуация обусловлена прежде всего массовостью рынка потребления таких устройств: домашние пользователи, офисные компьютеры. Говоря о структуре продаж, следует отметить, что наибольшим спросом пользуются устройства типа Line-interactive мощностью 400-800 ВA. Но также наблюдается достаточно активный рост интереса (особенно в последнее время) к On-line-устройствам с мощностью 1000-2000 ВA. В последнее время наметилась еще одна интересная тенденция, приводящая к увеличению продаж, - применение ИБП для защиты домашних кинотеатров. По утверждениям многих аудиофилов, качество питающей сети серьезно влияет на качество звука, поэтому источники, работающие по схеме двойного преобразования в составе High-end-систем, сегодня уже не редкость.

Сегмент ИБП большой и отчасти средней мощности - это уже совсем иной рынок, развивающийся по своим законам: здесь первоочередное внимание уделяется техническим характеристикам устройств, интересным технологическим решениям, надежности оборудования, возможностям его интеграции в сложные системы, возможностям дистанционного мониторинга и управления. Этот сегмент для производителей является наиболее перспективным. В количественном отношении мощным ИБП принадлежит небольшая доля рынка (по сравнению с другими устройствами), однако в денежном выражении такие устройства занимают уже более половины российского рынка. Вполне понятно, что основные продажи в данном сегменте рынка приходятся на корпоративный сектор, а основные доходы участники рынка получают от реализации проектов централизованных систем защиты электропитания на крупнейших отечественных предприятиях, в компаниях и государственных учреждениях.

Также на отечественном рынке достаточно быстро растет спрос на модульные системы защиты электропитания. В качестве примера можно отметить высокую популярность в корпоративной среде комплексных решений InfraStruXure (ISX) производства компании АРС и Liebert X-Treme.