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数据中心电源 交直流供电比较

导读: 在数据中心到底应该采用交流还是直流供电一直备受争议,实际在数据中心也是两种供电方式都存在,一般的高端设备也都支持两种方式供电,在传统的运营商网络有不少需要-48V直流供电的设备,这样就需要将交流电转换为直流电...

  随着数据中心的飞速发展,数据中心的能耗问题逐渐凸显,一般一个数据中心机房约放置50~100个机架,每个机架的负载量约为几千瓦,这样一个机房的负载量就可以达到上千千瓦,一个数据中心肯定不止一个机房,所以数据中心要正常运转需要的消耗大量的电能,于是人们将视线转到了数据中心的供电系统上。现在的数据中心主要有两种供电模式:交流和直流。

  我们知道绝大家用电器用的都是交流电。交流电的电流方向、大小会随时间而不断改变。发电厂的发电机是利用动力使发电机中的线圈运转,每转180°发电机输出电流的方向就会变换一次,因此电流的大小也会随时间做规律性的变化,此种电源就称为“交流电源”。简记为AC。相比交流电的应用范围,直流电主要用于工业。直流电的电流流向始终不变。电流是由正极,经导线、负载,回到负极,通路中,电流的方向始终不变,所以我们将输出这固定电流方向的电源,称为“直流电源”。简记为DC。用直流电工作的用电器需要直流供电,用交流电工作的用电器需要交流供电。

  交流供电是电网供电最普遍的方式,但是这种供电方式却不是高效的。由于交流电在每个时刻它的相位和大小都在变化,这样交流电就可以实现变压,而直流是不能变压的,交流电在传输时可以升压,使得在传说中损耗减小。通过变压又可能有多种电压的输出,比如:24V、48V、220V等,供各种设备使用。不过交流电也有缺点,就是损耗要大些。直流供电正好相反,直流的损耗要小,而且直流供电只要两根线就可以实现传输。不过直流的电压相位不会发生变化,在传输小信号时容易受到外界的*,不像交流电可以加上滤波环节过滤。主要的电网都是交流电,因此要对直流设备供电,需要进行交直流转换,这类转换的设备投资都比较贵,需要额外增加投资。

  采用直流电最大的障碍不仅仅是转换直流交流的能量损失问题,一个直流数据中心需要完全不同的配电系统。配电将需要整合站内发电机,使得后备发电机能源能够转成直流,同时服务器和系统也得革新。现有的服务器和其他硬件系统无法翻新来适应直流供电,所以需要一个完全不同的硬件套件。企业如果要配置直流供电,恐怕得重新建个数据中心。采用直流供电还存在电压值和安全性能问题。如果电压较低,就会导致供电时电阻损耗增大、供电电缆变粗、布线作业难度增加以及电缆等构件成本上升的问题。但是如果提高电压值,就必须解决电弧及触电问题。由于直流电始终施加恒定电压,因此不能熄灭电弧,就有可能引燃周围的物体,所以相比交流供电,直流供电的安全性较低。直流供电的设备易产生静电,所以采用直流供电的设备一定要做好接地,否则容易产生静电电击人。

  在数据中心到底应该采用交流还是直流供电一直备受争议,实际在数据中心也是两种供电方式都存在,一般的高端设备也都支持两种方式供电,在传统的运营商网络有不少需要-48V直流供电的设备,这样就需要将交流电转换为直流电,转换的过程仍然必不可少。有些数据中心最开始就是以直流电供应型设备发展建立起来的,这样整体设备供电只需要从电网做一次转换,效率将变得很高。对于采用混合型的数据中心,既有交流设备又有直流设备,就需要有转换的UPS设备,这样即便直流设备能耗小,也浪费掉不少转换的能量。所以交流与直流孰好孰坏,需要综合来看。

  大概在一百多年以前,着名发明家爱迪生就推崇直流供电,只可惜最终特斯拉和美国西屋电气提出的交流供电方案最终成为全球标准,在全世界的电网中都是交流电。时光流转百年后,由于DC-AC转换器技术逐渐成熟,效率逐渐提高,直流供电又重新回到了人们的视线,这足可见爱迪生先生的伟大。人们在使用了一百多年的交流电后,几乎没有人记着爱迪生曾经热衷于推广直流电,技术发展到了今天,因为能耗问题,直流供电受到了前所未有的关注。虽然直流供电受到了关注,但是要想使用直流供电还需要解决诸多问题。毕竟交流供电已经大力发展了一百多年,而直流电仍未普及。

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