資料中心交直流供電優劣詳細比較

2022-10-05 23:21:03 字數 2177 閱讀 2098

隨著資料中心的飛速發展,資料中心的能耗問題逐漸凸顯,一般乙個資料中心機房約放置50~100個機架,每個機架的負載量約為幾千瓦,這樣乙個機房的負載量就可以達到上千千瓦,乙個資料中心肯定不止乙個機房,所以資料中心要正常運轉需要的消耗大量的電能,於是人們將視線轉到了資料中心的供電系統上。現在的資料中心主要有兩種供電模式:交流和直流。

我們知道絕大家用電器用的都是交流電。交流電的電流方向、大小會隨時間而不斷改變。發電廠的發電機是利用動力使發電機中的線圈運轉,每轉180°發電機輸出電流的方向就會變換一次,因此電流的大小也會隨時間做規律性的變化,此種電源就稱為「交流電源」。

簡記為ac。相比交流電的應用範圍,直流電主要用於工業。直流電的電流流向始終不變。

電流是由正極,經導線、負載,回到負極,通路中,電流的方向始終不變,所以我們將輸出這固定電流方向的電源,稱為「直流電源」。簡記為dc。用直流電工作的用電器需要直流供電,用交流電工作的用電器需要交流供電。

交流供電是電網供電最普遍的方式,但是這種供電方式卻不是高效的。由於交流電在每個時刻它的相位和大小都在變化,這樣交流電就可以實現變壓,而直流是不能變壓的,交流電在傳輸時可以公升壓,使得在傳說中損耗減小。通過變壓又可能有多種電壓的輸出,比如:

24v、48v、220v等,供各種裝置使用。不過交流電也有缺點,就是損耗要大些。直流供電正好相反,直流的損耗要小,而且直流供電只要兩根線就可以實現傳輸。

不過直流的電壓相位不會發生變化,在傳輸小訊號時容易受到外界的干擾,不像交流電可以加上濾波環節過濾。主要的電網都是交流電,因此要對直流裝置供電,需要進行交直流轉換,這類轉換的裝置投資都比較貴,需要額外增加投資。

採用直流電最大的障礙不僅僅是轉換直流交流的能量損失問題,乙個直流資料中心需要完全不同的配電系統。配電將需要整合站內發電機,使得後備發電機能源能夠轉成直流,同時伺服器和系統也得革新。現有的伺服器和其他硬體系統無法翻新來適應直流供電,所以需要乙個完全不同的硬體套件。

企業如果要配置直流供電,恐怕得重新建個資料中心。採用直流供電還存在電壓值和安全效能問題。如果電壓較低,就會導致供電時電阻損耗增大、供電電纜變粗、佈線作業難度增加以及電纜等構件成本上公升的問題。

但是如果提高電壓值,就必須解決電弧及觸電問題。由於直流電始終施加恆定電壓,因此不能熄滅電弧,就有可能引燃周圍的物體,所以相比交流供電,直流供電的安全性較低。直流供電的裝置易產生靜電,所以採用直流供電的裝置一定要做好接地,否則容易產生靜電電擊人。

在資料中心到底應該採用交流還是直流供電一直備受爭議,實際在資料中心也是兩種供電方式都存在,一般的高階裝置也都支援兩種方式供電,在傳統的運營商網路有不少需要-48v直流供電的裝置,這樣就需要將交流電轉換為直流電,轉換的過程仍然必不可少。有些資料中心最開始就是以直流電**型裝置發展建立起來的,這樣整體裝置供電只需要從電網做一次轉換,效率將變得很高。對於採用混合型的資料中心,既有交流裝置又有直流裝置,就需要有轉換的ups裝置,這樣即便直流裝置能耗小,也浪費掉不少轉換的能量。

所以交流與直流孰好孰壞,需要綜合來看。

大概在一百多年以前,著名發明家愛迪生就推崇直流供電,只可惜最終特斯拉和美國西屋電氣提出的交流供電方案最終成為全球標準,在全世界的電網中都是交流電。時光流轉百年後,由於dc-ac轉換器技術逐漸成熟,效率逐漸提高,直流供電又重新回到了人們的視線,這足可見愛迪生先生的偉大。人們在使用了一百多年的交流電後,幾乎沒有人記著愛迪生曾經熱衷於推廣直流電,技術發展到了今天,因為能耗問題,直流供電受到了前所未有的關注。

雖然直流供電受到了關注,但是要想使用直流供電還需要解決諸多問題。畢竟交流供電已經大力發展了一百多年,而直流電仍未普及。

無論是交流供電還是直流供電,都有優缺點,不好說哪種就一定好。經過了近期永無休止的爭論,終於出現了一種折衷的方式,即高壓直流供電。高壓直流供電既電能損耗小,又沒有易受干擾的問題,似乎是兩種方式爭論的折中結果。

這種方式實際上仍屬於一種直流供電,在現有的資料中心仍需要時間來普及,不過現在一些伺服器、路由器、交換機等裝置都開始陸續支援高壓直流供電,隨著資料中心能耗壓力越來越大,必將進一步推動高壓直流的普及。目前,高壓直流與交流和直流工供電相比,唯一就是技術成熟度不夠,隨著技術的不斷發展,高壓直流供電的方式將越來越普及。

資料中心在交流和直流之爭的過程中,又出現了高壓直流。實際上,現在在資料中心裡存在了交流、直流、高壓直流三種供電方式。交流供電仍然佔據著超過90%的市場,而高壓直流不足1%,隨著資料中心能耗問題的凸顯,現行的交流供電方式會使今後的耗電量劇增,越來越多的人開始轉而投向直流和高壓直流的供電方式。

相信將來會出現三者長期共存的局面。資料中心究竟會採用哪種供電方式,還需要結合自身特點去決定。

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