盡管目前AC的使用仍然更為廣泛，但他建議運(yùn)營(yíng)商們?cè)谀承┣闆r下選擇采用DC可能會(huì)有助于提高能源效率。但涉及到數(shù)據(jù)中心的的直流電源與交流電源的討論時(shí)，很顯然雙方都有為數(shù)不少的支持者。

全球的電網(wǎng)是以交流(AC)而不是直流(DC)的形式分配電力。 對(duì)于交流電源的選擇可以追溯到19世紀(jì)，彼時(shí)，托馬斯 愛迪生開始第一次吹捧DC的簡(jiǎn)單性，而像喬治 威斯汀豪斯和尼古拉 特斯拉等人則都支持AC的使用。由于AC被證明更容易在遠(yuǎn)距離交付商業(yè)用電，而且其所使用的銅線更薄、更便宜，故而該行業(yè)最終選擇采用AC。

然而，交流電源并不一定是輸送功率最有效的手段，而數(shù)據(jù)中心機(jī)架和系統(tǒng)使用直流電源則是緣于電力成本的因素迫使企業(yè)組織壓縮電力預(yù)算而已經(jīng)獲得了不少的關(guān)注度。下面，讓我們來關(guān)注一下在直流電源交付中所存在的幾個(gè)關(guān)鍵性的問題吧。 

什么是直流電源?

交流電源的問題是損失。交流電最初離開一處發(fā)電廠時(shí)是具備非常高的電壓的。而當(dāng)這些電壓被逐步輸送到城市、城鎮(zhèn)和個(gè)體建筑時(shí)，那些高電壓被通過采用變壓器分割了幾次。甚至一旦有600 VAC或480 VAC的交流電壓進(jìn)入建筑物時(shí)，其必須被再次降低到240 VAC或120 VAC以供應(yīng)給機(jī)架服務(wù)器的電源，將交流轉(zhuǎn)變成直流電壓，這些功率將服務(wù)于幾款組件，如處理器、內(nèi)存、硬盤等。

交流到直流的轉(zhuǎn)換是不完美的，并且在每一次轉(zhuǎn)換過程中都會(huì)有一定量的損失發(fā)生。但您已經(jīng)為進(jìn)入到您的設(shè)施內(nèi)的所有的電力支付買單了，無論這些電力資源是被您企業(yè)充分使用了或是損失掉了。直流電流的支持者們認(rèn)為，從交流到直流的一個(gè)單一的轉(zhuǎn)換將消除這方面的損失，而且是更有效的。將所得的直流電源將被分配到整個(gè)數(shù)據(jù)中心的機(jī)架和系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的交流電源布線和子系統(tǒng)。

直流電源的好處

轉(zhuǎn)換到直流電源的一般性的好處是提升效率和節(jié)約成本。這個(gè)概念很簡(jiǎn)單，您數(shù)據(jù)中心將通過消除在轉(zhuǎn)換過程中損失的電力資源來節(jié)省資金。加利福尼亞的伯克利勞倫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)在2006年進(jìn)行過一個(gè)示范，比較了數(shù)據(jù)中心的交流和直流電。該實(shí)驗(yàn)室聲稱，數(shù)據(jù)中心通過使用直流配電可以節(jié)省高達(dá)20%的電力成本。

此外，在個(gè)別服務(wù)器或其他硬件系統(tǒng)上的電源供應(yīng)基本上被移除，因?yàn)殡娫匆呀?jīng)以直流的形式到達(dá)了機(jī)架，可以根據(jù)需要調(diào)整到較低的電壓。這消除了對(duì)多余電源的需要，同時(shí)還消除了他們所產(chǎn)生的噪音和故障多發(fā)的冷卻風(fēng)扇。

通過直流配電所帶來的實(shí)際節(jié)省的電力資源量仍然是一個(gè)備受爭(zhēng)論的問題，并且之后的由諸如綠色網(wǎng)格組織所進(jìn)行的測(cè)試質(zhì)疑了數(shù)據(jù)中心采用AC和DC供電之間的最終區(qū)別。例如，綠色網(wǎng)格組織的報(bào)告得出結(jié)論說，配電方法之間沒有顯著差異 主要是因?yàn)樵诿總€(gè)可能的負(fù)載條件下，沒有單個(gè)的AC或DC配置更高效，并且服務(wù)器和配電設(shè)備也在持續(xù)變得更高效。

然而，當(dāng)實(shí)現(xiàn)節(jié)約時(shí)，對(duì)于最大型的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商來說，處理多兆瓦安裝的實(shí)際利益將是最大的。今天，諸如谷歌和瑞士主機(jī)托管公司green.ch等巨頭都采用的是直流供電的數(shù)據(jù)中心部署。

更新數(shù)據(jù)中心以支持直流電源

直流電采用的最大障礙之一是，該技術(shù)具有高度破壞性。這不是簡(jiǎn)單的將電力資源從交流轉(zhuǎn)換到直流。一個(gè)直流電源驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心需要一個(gè)完全不同的配電系統(tǒng)和布線的機(jī)架。配電還需要集成現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)，以便使得備用發(fā)電機(jī)的電源轉(zhuǎn)換為直流電源以供應(yīng)給相應(yīng)的設(shè)施。

改造工作可以直接對(duì)服務(wù)器和系統(tǒng)進(jìn)行。但現(xiàn)有的服務(wù)器和其他硬件系統(tǒng)則不能為直流電源進(jìn)行改造，因此需要一套完全不同的硬件。不間斷電源系統(tǒng)依賴于AC到DC的轉(zhuǎn)換來為內(nèi)部電池充電，而逆變器將直流電轉(zhuǎn)換回交流電，需要更換為直流單元。故而企業(yè)組織通常會(huì)等到構(gòu)建新的數(shù)據(jù)中心時(shí)才開始部署直流電源。

隨著能源成本和業(yè)務(wù)可用性需求的不斷上升，確定直流與交流電源之間誰將贏得最后的斗爭(zhēng)是很重要的。最終，用直流電力基礎(chǔ)設(shè)施取代傳統(tǒng)的交流配電方案可以通過消除額外的功率轉(zhuǎn)換減少能源損失。如果使用得當(dāng)，還可以幫助數(shù)據(jù)中心節(jié)省每月的電費(fèi)，并免去單獨(dú)的電源簡(jiǎn)化設(shè)備，從而進(jìn)一步的降低成本和提高可靠性。

Eco模式 的UPS也正在越來越多的受到業(yè)界的歡迎。他們宣稱不管負(fù)載水平如何，均能夠達(dá)到98%至99%的效率。與更常見的、將輸入的交流(AC)公用供電電力轉(zhuǎn)換為直流(DC)然后回到AC的雙轉(zhuǎn)換UPS不同，一款Eco模式的UPS在大多數(shù)時(shí)間在過濾的公用供電電力上運(yùn)行計(jì)算設(shè)備。當(dāng)輸入的公用供電發(fā)生故障失敗，或電壓下降到低于可接受的水平(例如局部暫時(shí)限制用電)時(shí)，Eco模式的UPS系統(tǒng)能夠迅速地切換到完全雙轉(zhuǎn)換模式，使得計(jì)算設(shè)備不會(huì)經(jīng)歷斷電問題。

當(dāng)然，并不是每家數(shù)據(jù)中心都能夠很好的適應(yīng)這種技術(shù)，鑒于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商們需要關(guān)注輸入的電源功率是如何更好的過濾的;以及高性能的計(jì)算設(shè)備需要什么級(jí)別的功率穩(wěn)定性，以避免故障，數(shù)據(jù)丟失或內(nèi)部損壞。然而，在現(xiàn)代服務(wù)器中所供應(yīng)的電源，具有其自身的隔離和幾秒鐘的穿越功率，所以，隨著能源效率變得越來越重要，我們或?qū)⒛軌蚩吹礁嗟腅co模式的UPS系統(tǒng)。還應(yīng)指出的是， 任何數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)都應(yīng)包括浪涌保護(hù)(surge protection)，特別是在Eco模式的UPS和雙轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的旁路。浪涌保護(hù)器(Surge protection Device，簡(jiǎn)稱SPD),不會(huì)提高能源效率，但如果雷擊或惡劣的功率激增的情況發(fā)生，他們可以幫助節(jié)省許多倍的成本。

最后，較之交流電源，現(xiàn)如今直流電源被發(fā)現(xiàn)越來越多的為數(shù)據(jù)中心業(yè)界所廣泛接受，以作為一種減少能源消耗的方式。交流為長(zhǎng)距離輸送電力資源提供了最好的方式，但在所有的電腦中，交流電源必須轉(zhuǎn)換為直流電源以便運(yùn)行電子元器件。因此，如果您數(shù)據(jù)中心將輸入的建筑功率轉(zhuǎn)換為380 V的直流電源，這已成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，您可以消除對(duì)于將將直流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞯腢PS逆變器的使用，同時(shí)還能夠消除大多數(shù)的服務(wù)器電源。消除兩種電源的轉(zhuǎn)換應(yīng)該有助于提高數(shù)據(jù)中心的整體效率，但實(shí)際的效率是否獲得增益仍然是一個(gè)備受爭(zhēng)論的問題。此外，較之交流電，使用直流電需要更多的關(guān)注電路負(fù)載，故而使用直流電并不一定適合所有的數(shù)據(jù)中心。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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