隨著功率密度的增加，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和服務(wù)提供商需要利用每一個(gè)機(jī)會(huì)來降低功耗和提高電源效率。如今，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心都使用交流 (AC)配電系統(tǒng)。然而，最近，數(shù)據(jù)中心行業(yè)正在探索另一種選擇——直流 (DC) 配電系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)中心的 DC 方法
直流 (DC) 電源是指最常由太陽能電池和電池等來源產(chǎn)生的一種電源形式。顧名思義，直流電 (DC) 表示電流是線性的和直接的。它始終沿同一方向流動(dòng)，不會(huì)在正負(fù)端子之間振蕩。
直流電源可用于許多場景，從電池充電到電子系統(tǒng)、電機(jī)等的大型電源。高壓直流電用于從遠(yuǎn)程發(fā)電站傳輸大量電力。直流電源的常見應(yīng)用還包括便攜式太陽能系統(tǒng)和太陽能行業(yè)中的其他離網(wǎng)設(shè)備。
與可以將電力傳輸數(shù)千英里且損耗很小的交流電相比，直流電廠只能傳輸幾英里的電力。這就是為什么今天的工業(yè)世界由交流電源主導(dǎo)的原因。但在數(shù)據(jù)中心，能量傳輸僅限于數(shù)據(jù)中心設(shè)施本身。因此，在數(shù)據(jù)中心使用 DC 時(shí)對(duì)傳輸損耗的考慮不太重要。此外，直流電源技術(shù)的進(jìn)步使其更加高效且易于調(diào)節(jié)。
數(shù)據(jù)中心的優(yōu)缺點(diǎn)
隨著人們越來越關(guān)注在數(shù)據(jù)中心內(nèi)轉(zhuǎn)向直流配電，直流電源肯定會(huì)帶來其公平份額的好處。讓我們?nèi)媪私庖幌率褂弥绷麟娫吹臄?shù)據(jù)中心的優(yōu)缺點(diǎn)。
主要優(yōu)勢
不太復(fù)雜
與當(dāng)前的 AC 方法相比，DC 電源方法不那么復(fù)雜，使用的組件也少得多。更少的組件需要更少的時(shí)間來安裝和維護(hù)，并降低了出錯(cuò)的可能性，從而降低了安裝和維護(hù)成本。
更小的空間
直流配電占用的空間更小，因?yàn)樗韧惤涣飨到y(tǒng)使用更少的銅，并且在電力中斷期間分配存儲(chǔ)電力時(shí)不需要使用整流器。這意味著服務(wù)器機(jī)架和冷卻設(shè)備需要更多的占地面積。
電能質(zhì)量
直流配電還提高了供電質(zhì)量。使用交流電源時(shí)，每次電流改變方向時(shí)都會(huì)有功率損耗。而 DC 消除了有害諧波和失真的問題，以及相位補(bǔ)償和同步的需要。
模塊化和可擴(kuò)展
電池等儲(chǔ)能設(shè)備可以直接放置在現(xiàn)有的直流電源架構(gòu)上，可以根據(jù)需要添加負(fù)載，而無需改變當(dāng)前的電力網(wǎng)絡(luò)。隨著設(shè)施的增長和負(fù)載的增加，這增加了更快的安裝和升級(jí)。
與其他來源的整合
有據(jù)可查的是，直流系統(tǒng)可以輕松集成現(xiàn)場能源，如太陽能電池板、燃料電池或同樣產(chǎn)生直流電的風(fēng)力渦輪機(jī)。隨著越來越多的數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)向綠色數(shù)據(jù)中心，這變得越來越有吸引力。
限制
盡管直流電源的好處很多，但也有一些限制需要考慮。
缺乏標(biāo)準(zhǔn)
目前還沒有針對(duì)直流電源數(shù)據(jù)中心的行業(yè)定義標(biāo)準(zhǔn)。直流電源系統(tǒng)仍未就電壓和電連接器的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致。
重構(gòu)成本
如果您計(jì)劃更改現(xiàn)有的交流電源架構(gòu)以支持直流電源，那么肯定會(huì)涉及行業(yè)可能試圖避免的成本。
有限的直流電源資源
直流電源數(shù)據(jù)中心還需要直流空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和樓宇控制系統(tǒng)（以及直流服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等直流用電設(shè)備）。但是，市場上使用直流電源運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量有限。這使得直流配電系統(tǒng)成為數(shù)據(jù)中心的艱難選擇。
缺少知識(shí)
與數(shù)據(jù)中心普遍采用的交流系統(tǒng)相比，直流數(shù)據(jù)中心架構(gòu)相對(duì)較少。這意味著缺乏有關(guān)其長期績效和收益的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營商在運(yùn)行直流電源數(shù)據(jù)中心方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)有限。
集中式與分布式直流電源架構(gòu)
正如有集中式和分布式UPS系統(tǒng)一樣，也有集中式和分布式直流配電系統(tǒng)。在集中式直流電源架構(gòu)中，電源是從用戶電壓的中央位置分配的。而在分布式直流電源架構(gòu)中，電源只有在靠近用電設(shè)備時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)換為直流電。
與集中式相比，分布式直流電源架構(gòu)具有一些獨(dú)特的優(yōu)勢。首先，電力不必從用戶電壓的中心位置分配。所以沒有更高電壓的安全隱患，電纜也不需要承受大電流。可以使用更小的電纜將電力傳輸?shù)胶碾娫O(shè)備，從而減少損耗。此外，通過用于整流和電池存儲(chǔ)的熱插拔和可更換模塊，分布式直流電源架構(gòu)更加模塊化，使系統(tǒng)更易于維護(hù)。
幾個(gè)障礙
如上所述，在數(shù)據(jù)中心更廣泛地采用直流電源系統(tǒng)存在一些障礙。首先，缺乏行業(yè)定義的標(biāo)準(zhǔn)，DC 成為一個(gè)可行的選擇將需要這些標(biāo)準(zhǔn)。改造現(xiàn)有交流系統(tǒng)所涉及的成本也使選擇直流電源成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。此外，不可或缺的資源選擇有限，例如服務(wù)器的直流電源、空調(diào)裝置、消防設(shè)備和在直流電上運(yùn)行的樓宇控制。
最大的挑戰(zhàn)是數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營商缺乏知識(shí)。他們必須面對(duì)諸如在哪里放置交流到直流轉(zhuǎn)換，以及如何在直流系統(tǒng)上設(shè)計(jì)儲(chǔ)能設(shè)備等問題。顯然，業(yè)界需要一些時(shí)間才能更加熟悉直流系統(tǒng)的長期性能。
直流電源會(huì)改變游戲規(guī)則嗎？
盡管路上存在一些障礙，但直流電源數(shù)據(jù)中心仍然具有巨大的潛力，因?yàn)樗鼈兲峁┝怂泻锰?，例如顯著節(jié)省運(yùn)營和維護(hù)成本、物理空間、更好的電能質(zhì)量以及與其他來源的輕松集成。
然而，在切換到直流電源系統(tǒng)之前，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營商必須仔細(xì)查看他們現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和電力基礎(chǔ)設(shè)施，以決定他們是否應(yīng)該進(jìn)行轉(zhuǎn)換。IEC 等國際標(biāo)準(zhǔn)組織正在積極研究如何釋放數(shù)據(jù)中心直流電源架構(gòu)的巨大潛力。隨著數(shù)據(jù)密集型下一代技術(shù)的發(fā)展，直流電源可能很快就會(huì)成為新常態(tài)。
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