数据中心的直流电源与交流电源

尽管目前AC的使用仍然更为广泛，但他建议数据中心运营商们在某些情况下选择采用DC可能会有助于提高能源效率。但涉及到数据中心的的直流电源与交流电源的讨论时，很显然双方都有为数不少的支持者。

　　全球的电网是以交流(AC)而不是直流(DC)的形式分配电力。 对于交流电源的选择可以追溯到19世纪，彼时，托马斯·爱迪生开始第一次吹捧DC的简单性，而像乔治·威斯汀豪斯和尼古拉·特斯拉等人则都支持AC的使用。由于AC被证明更容易在远距离交付商业用电，而且其所使用的铜线更薄、更便宜，故而该行业最终选择采用AC。

　　然而，交流电源并不一定是输送功率最有效的手段，而数据中心机架和系统使用直流电源则是缘于电力成本的因素迫使企业组织压缩电力预算而已经获得了不少的关注度。下面，让我们来关注一下在直流电源交付中所存在的几个关键性的问题吧。 

　　什么是直流电源?

　　交流电源的问题是损失。交流电最初离开一处发电厂时是具备非常高的电压的。而当这些电压被逐步输送到城市、城镇和个体建筑时，那些高电压被通过采用变压器分割了几次。甚至一旦有600 VAC或480 VAC的交流电压进入建筑物时，其必须被再次降低到240 VAC或120 VAC以供应给机架服务器的电源，将交流转变成直流电压，这些功率将服务于几款组件，如处理器、内存、硬盘等。

　　交流到直流的转换是不完美的，并且在每一次转换过程中都会有一定量的损失发生。但您已经为进入到您的设施内的所有的电力支付买单了，无论这些电力资源是被您企业充分使用了或是损失掉了。直流电流的支持者们认为，从交流到直流的一个单一的转换将消除这方面的损失，而且是更有效的。将所得的直流电源将被分配到整个数据中心的机架和系统，取代传统的交流电源布线和子系统。

　　直流电源的好处

　　转换到直流电源的一般性的好处是提升效率和节约成本。这个概念很简单，您数据中心将通过消除在转换过程中损失的电力资源来节省资金。加利福尼亚的伯克利劳伦斯国家实验室曾经在2006年进行过一个示范，比较了数据中心的交流和直流电。该实验室声称，数据中心通过使用直流配电可以节省高达20%的电力成本。

　　此外，在个别服务器或其他硬件系统上的电源供应基本上被移除，因为电源已经以直流的形式到达了机架，可以根据需要调整到较低的电压。这消除了对多余电源的需要，同时还消除了他们所产生的噪音和故障多发的冷却风扇。

　　通过直流配电所带来的实际节省的电力资源量仍然是一个备受争论的问题，并且之后的由诸如绿色网格组织所进行的测试质疑了数据中心采用AC和DC供电之间的最终区别。例如，绿色网格组织的报告得出结论说，配电方法之间没有显著差异——主要是因为在每个可能的负载条件下，没有单个的AC或DC配置更高效，并且服务器和配电设备也在持续变得更高效。

　　然而，当实现节约时，对于大型的数据中心运营商来说，处理多兆瓦安装的实际利益将是大的。今天，诸如谷歌和瑞士主机托管公司green.ch等巨头都采用的是直流供电的数据中心部署。

　　更新数据中心以支持直流电源

　　直流电采用的大障碍之一是，该技术具有高度破坏性。这不是简单的将电力资源从交流转换到直流。一个直流电源驱动的数据中心需要一个完全不同的配电系统和布线的机架。配电还需要集成现场发电机，以便使得备用发电机的电源转换为直流电源以供应给相应的设施。

　　改造工作可以直接对服务器和系统进行。但现有的服务器和其他硬件系统则不能为直流电源进行改造，因此需要一套完全不同的硬件。不间断电源系统依赖于AC到DC的转换来为内部电池充电，而逆变器将直流电转换回交流电，需要更换为直流单元。故而企业组织通常会等到构建新的数据中心时才开始部署直流电源。

　　随着能源成本和业务可用性需求的不断上升，确定直流与交流电源之间谁将赢得最后的斗争是很重要的。最终，用直流电力基础设施取代传统的交流配电方案可以通过消除额外的功率转换减少能源损失。如果使用得当，还可以帮助数据中心节省每月的电费，并免去单独的电源简化设备，从而进一步的降低成本和提高可靠性。

　　“Eco模式”的UPS也正在越来越多的受到业界的欢迎。他们宣称不管负载水平如何，均能够达到98%至99%的效率。与更常见的、将输入的交流(AC)公用供电电力转换为直流(DC)然后回到AC的双转换UPS不同，一款Eco模式的UPS在大多数时间在过滤的公用供电电力上运行计算设备。当输入的公用供电发生故障失败，或电压下降到低于可接受的水平(例如局部暂时限制用电)时，Eco模式的UPS系统能够迅速地切换到完全双转换模式，使得计算设备不会经历断电问题。

　　当然，并不是每家数据中心都能够很好的适应这种技术，鉴于数据中心运营商们需要关注输入的电源功率是如何更好的过滤的;以及高性能的计算设备需要什么级别的功率稳定性，以避免故障，数据丢失或内部损坏。然而，在现代服务器中所供应的电源，具有其自身的隔离和几秒钟的穿越功率，所以，随着能源效率变得越来越重要，我们或将能够看到更多的Eco模式的UPS系统。还应指出的是， 任何数据中心供电系统都应包括浪涌保护(surge protection)，特别是在Eco模式的UPS和双转换系统的旁路。浪涌保护器(Surge protection Device，简称SPD),不会提高能源效率，但如果雷击或恶劣的功率激增的情况发生，他们可以帮助节省许多倍的成本。

　　最后，较之交流电源，现如今直流电源被发现越来越多的为数据中心业界所广泛接受，以作为一种减少能源消耗的方式。交流为长距离输送电力资源提供了好的方式，但在所有的电脑中，交流电源必须转换为直流电源以便运行电子元器件。因此，如果您数据中心将输入的建筑功率转换为380 V的直流电源，这已成为事实上的标准，您可以消除对于将将直流转变为交流的UPS逆变器的使用，同时还能够消除大多数的服务器电源。消除两种电源的转换应该有助于提高数据中心的整体效率，但实际的效率是否获得增益仍然是一个备受争论的问题。此外，较之交流电，使用直流电需要更多的关注电路负载，故而使用直流电并不一定适合所有的数据中心。