電源是數(shù)據(jù)中心要考慮的最重要方面。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用交流 (AC) 配電系統(tǒng)。然而，最近，業(yè)界越來越關(guān)注探索和利用直流 (DC) 配電系統(tǒng)作為另一種選擇。Comcast 和 Verizon 等領(lǐng)先的電信公司已經(jīng)使用直流電源運行其數(shù)據(jù)中心。市場上有一些服務(wù)器可以同時使用直流電源和交流電源，因此必須同時為數(shù)據(jù)中心提供這兩種選擇，以便為未來做好準(zhǔn)備。
交流與直流電源的歷史
1800 年，托馬斯·愛迪生發(fā)明了基于直流電的配電系統(tǒng)，但他在電流大戰(zhàn)中輸給了與喬治·威斯汀豪斯一起發(fā)明交流配電系統(tǒng)的尼古拉·特斯拉。交流電之所以獲勝，是因為它能夠以最小的損耗輕松地遠距離傳輸電力。因此，使用 AC 成為標(biāo)準(zhǔn)配電系統(tǒng)的明顯選擇。
交流電可以傳輸數(shù)千英里，而直流電廠只能傳輸幾英里。當(dāng)我們考慮照明路燈等用途時就足夠了，但在數(shù)據(jù)中心，能源傳輸僅限于數(shù)據(jù)中心設(shè)施本身。因此，在數(shù)據(jù)中心使用 DC 時對傳輸損耗的考慮不太重要。
交流電源和直流電源之間的主要區(qū)別
在交流電源中，電流周期性地改變方向。每秒反轉(zhuǎn)60次（北美）或每秒反轉(zhuǎn)50次（歐洲），電壓容易變壓。這也是 AC 可以輕松運輸?shù)脑蛑弧Ｔ诮涣麟娫磾?shù)據(jù)中心，電力以 600V AC 或 480V AC 的形式分配給設(shè)施。然后將此電源降壓至 208V AC 或 120V AC，以分配給機架供服務(wù)器和其他 IT 設(shè)備使用。
對于交流電源數(shù)據(jù)中心的電源中斷和干擾，不間斷電源（UPS）和儲能系統(tǒng)（例如電池）用于電源備份。這涉及將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電進行存儲。在電源中斷期間，通過將直流電源轉(zhuǎn)換為交流電源來維持備用電源，交流電源將電源傳輸?shù)降孛?PDU，并進一步向下游傳輸?shù)綑C架 PDU，機架 PDU 將電源分配給放置在這些機架中的服務(wù)器和 IT 設(shè)備。
直流電是線性的，沿一個方向流動。手機、太陽能電池、計算機、電視以及混合動力和電動汽車都依靠直流電源運行。
直流電源數(shù)據(jù)中心從公用事業(yè)公司獲取交流電，使用整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，整流器還可以為電池充電。來自這些整流器的直流電源進入電池配電斷路器托架 (BDCBB)，該托架將電力直接或通過保險絲警報面板傳輸?shù)椒胖迷跈C架中的服務(wù)器。在電源中斷或干擾期間，充電電池用于備用電源，與交流電源不同，不需要轉(zhuǎn)換。
直流電源的主要優(yōu)勢
- 不太復(fù)雜。與交流電源相比，直流電源轉(zhuǎn)換更簡單，因此所需的數(shù)據(jù)中心空間和設(shè)備更少。此外，更簡單的直流電源架構(gòu)設(shè)計消除了相位負載平衡的需要。
- 更少的空間。與交流電源數(shù)據(jù)中心相比，使用直流電源設(shè)備時，不動產(chǎn)減少到 25%。數(shù)據(jù)中心的空間可用于安裝更多機架和服務(wù)器。因此，直流電源數(shù)據(jù)中心的空間和設(shè)備維護成本較低。
- 電能質(zhì)量。與交流電相比，直流電的質(zhì)量更好，直流電的功率損耗更小。在交流電中，每次電流改變方向時都會有一些功率損失。
- 模塊化和可擴展。隨著負載的增加，可以通過添加更多的電池串來構(gòu)建直流電源系統(tǒng)。與交流電源不同，交流電源從第一天起就需要安裝具有最大功率容量的 UPS。可以根據(jù)需要添加電池等儲能設(shè)備，而無需改變現(xiàn)有架構(gòu)。隨著設(shè)施的發(fā)展，升級和安裝會更快。
- 與其他來源的整合。數(shù)據(jù)中心的直流電源系統(tǒng)可以幫助整合太陽能電池板和燃料電池等能源。
- 運行時間更長。在停電期間，直流電源數(shù)據(jù)中心的電池提供的運行時間比相同負載的 UPS 更長。
直流電源的局限性
- 缺少知識。由于很少有公司的數(shù)據(jù)中心由直流電源運行，因此數(shù)據(jù)中心所有者、運營商和承包商之間缺乏經(jīng)驗。由于缺乏知識和經(jīng)驗，硬件供應(yīng)商提供的支持是有限的。
- 缺乏標(biāo)準(zhǔn)。直流配電系統(tǒng)仍未就電壓和電連接器的標(biāo)準(zhǔn)達成一致。直流電源數(shù)據(jù)中心沒有行業(yè)定義的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
- 重構(gòu)成本。改造現(xiàn)有架構(gòu)會產(chǎn)生成本。業(yè)界可能不贊成直流電源，因為改變現(xiàn)有交流電源架構(gòu)以支持直流電源的費用很高。
- 有限的直流電源資源。市場上使用直流電源運行的服務(wù)器數(shù)量有限。缺少使用直流電源運行的空調(diào)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，這使得數(shù)據(jù)中心難以選擇直流配電系統(tǒng)。
DC 和 AC 是數(shù)據(jù)中心的兩種替代方法。由于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用交流電源，因此很難將其現(xiàn)有架構(gòu)更改為直流電源。然而，在設(shè)計新數(shù)據(jù)中心時，直流電源無疑是一個很有前途的選擇。
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