數據中心擴充的能源問題與ESS的功用

隨著AI與雲端服務技術的成場，全世界的數據中心也消耗非常可觀的電力。在超大規模設施中，年度電費有時會超過二十多億台幣。
為了推動降低環境負荷與削減成本，數據中心正加速導入再生能源以及能源削減策略。其中備受矚目的就是 ESS（能源儲存系統）。
ESS 不僅僅是作為緊急電源，還承擔以下角色：

• 峰值電力削減（降低使用電力）
• 再生能源的波動吸收與平滑化
• 因瞬時電壓下降或停電時提供支援電力以確保設備持續運作
• 改善 PUE（電力使用效率），進而減少冷卻負荷

在 ESS 中發揮重要作用的，就是 DC-DC 整流器。其效率會直接影響整體系統性能。若 DC-DC 整流器的轉換效率不佳，將導致能源成本大增、冷卻負荷增加，最終直接造成數據中心的損失。

開發工程師的課題：由正確測量0.1%的差距開始

ESS用DC-DC整流器的開發中，最重要的要求非常簡單：

• 效率提升0.1%
• 能證明其數值差異

為了達成這些目標，測量儀器必須要有能支援這些數據的堅定實力。
在支援模式下，正確測量大電流是理所當然的，但真正重要的課題是：0.1%的改善是真實的，還是單純的測量誤差。
若要解決這個課題，功率計的DC測量精度就相當重要。

產線的課題：想要以與R&D相同精度測量但將成本最小化的檢查系統

在生產階段，必須在多條產線上有效的檢測相同的DC-DC整流器。
所以這裡的課題如下：

• 保證與 R&D 相同的測量精度（最高優先要求）

• 建立高效率的測試系統

• 不增加多餘的設備

以上這些課題，「希望只靠一台測量儀器就能完成」是多數現場的真實需求。

ESS 用 DC-DC 整流器必須同時測量大電流與微小電流

ESS 用 DC-DC 整流器有兩種運作模式：

• 放電模式：最大輸出供應數百安培（控制峰值）

• 充電模式：以 10 A 以下的小電流緩慢充電（夜間、安全設計）

因此 ESS 用 DC-DC 整流器必須在數安培到數百安培的廣大動態範圍下運作，並且不論在哪個模式下都要求要進行正確的功率測量。
測量儀器必須具備「不論測量範圍上限或下限，都能維持寬量程、高精度」的能力。

解決方案：HIOKI 功率計(電力計) PW4001

PW4001 滿足了評估與檢測 DC-DC 整流器的最佳條件：

• 直流測量精度：±0.04%rdg（DC）

• 搭配多樣電流感測器，最高可支援 1000 A

• 可同時進行功率與波形分析

• 支援整合至自動檢測系統

精度與測量範圍的可視化：感測器的選擇非常重要

PW4001 可實現 ±0.04%rdg 的基本精度，但實際的測量性能也取決於電流感測器。
為了在低負載時維持精度，必須選擇具備低 f.s. 誤差的感測器。

• 低電流時（例：低速充電時） → 感測器的滿量程誤差（f.s.）會影響精度。

• 高電流時 → 讀值百分比誤差（rdg）規格會更加重要。

PW4001+電流感測器的組合精度

以上圖表顯示了為維持高電流與低電流的誤差都在0.1%內，就必須選擇適合的電流感測器與設定範圍。

應用案例

• R&D 評估：
  　　　PW4001 + CT6876A（1000 A 感測器），以單一系統完成波形與功率測量

• 檢測產線：
  　　　PW4001 + 小型勾式感測器(CT6833、CT6834等)，在維持精度的同時將設備數量降到最低

• 產線擴展：
  　　　全產線導入多台 PW4001，透過標準化的測試流程確保一致的精度

總結：以最佳成本實現高精度測量

HIOKI 功率計（電力計） PW4001 提供：

• ±0.04%rdg 的直流測量精度，支援 DC 效率測量

• 一台設備可同時測量波形與功率，減少設備數量

• 具備優異的產線增設性

「降低導入成本，即可讓R&D與檢查產線以相同精度測量，無須多於儀器設備」
正是HIOKI 功率計(電力計)PW4001能實現的高性能。


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