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      数据中心直流电源的主要优势和局限性

      2023-04-28 09:33 作者：joseph wu 阅读量：1527

      电源是数据中心要考虑的最重要方面。大多数数据中心使用交流 (AC) 配电系统。然而，最近，业界越来越关注探索和利用直流 (DC) 配电系统作为另一种选择。Comcast 和 Verizon 等领先的电信公司已经使用直流电源运行其数据中心。市场上有一些服务器可以同时使用直流电源和交流电源，因此必须同时为数据中心提供这两种选择，以便为未来做好准备。

      交流与直流电源的历史

      1800 年，托马斯·爱迪生发明了基于直流电的配电系统，但他在电流大战中输给了与乔治·威斯汀豪斯一起发明交流配电系统的尼古拉·特斯拉。交流电之所以获胜，是因为它能够以最小的损耗轻松地远距离传输电力。因此，使用 AC 成为标准配电系统的明显选择。

      交流电可以传输数千英里，而直流电厂只能传输几英里。当我们考虑照明路灯等用途时就足够了，但在数据中心，能源传输仅限于数据中心设施本身。因此，在数据中心使用 DC 时对传输损耗的考虑不太重要。

      交流电源和直流电源之间的主要区别

      在交流电源中，电流周期性地改变方向。每秒反转60次（北美）或每秒反转50次（欧洲），电压容易变压。这也是 AC 可以轻松运输的原因之一。在交流电源数据中心，电力以 600V AC 或 480V AC 的形式分配给设施。然后将此电源降压至 208V AC 或 120V AC，以分配给机架供服务器和其他 IT 设备使用。

      对于交流电源数据中心的电源中断和干扰，不间断电源（UPS）和储能系统（例如电池）用于电源备份。这涉及将输入的交流电转换为直流电进行存储。在电源中断期间，通过将直流电源转换为交流电源来维持备用电源，交流电源将电源传输到地面 PDU，并进一步向下游传输到机架 PDU，机架 PDU 将电源分配给放置在这些机架中的服务器和 IT 设备。

      直流电是线性的，沿一个方向流动。手机、太阳能电池、计算机、电视以及混合动力和电动汽车都依靠直流电源运行。

      直流电源数据中心从公用事业公司获取交流电，使用整流器将交流电转换为直流电，整流器还可以为电池充电。来自这些整流器的直流电源进入电池配电断路器托架 (BDCBB)，该托架将电力直接或通过保险丝警报面板传输到放置在机架中的服务器。在电源中断或干扰期间，充电电池用于备用电源，与交流电源不同，不需要转换。

      直流电源的主要优势

      • 不太复杂。与交流电源相比，直流电源转换更简单，因此所需的数据中心空间和设备更少。此外，更简单的直流电源架构设计消除了相位负载平衡的需要。
      • 更少的空间。与交流电源数据中心相比，使用直流电源设备时，不动产减少到 25%。数据中心的空间可用于安装更多机架和服务器。因此，直流电源数据中心的空间和设备维护成本较低。
      • 电能质量。与交流电相比，直流电的质量更好，直流电的功率损耗更小。在交流电中，每次电流改变方向时都会有一些功率损失。
      • 模块化和可扩展。随着负载的增加，可以通过添加更多的电池串来构建直流电源系统。与交流电源不同，交流电源从第一天起就需要安装具有最大功率容量的 UPS。可以根据需要添加电池等储能设备，而无需改变现有架构。随着设施的发展，升级和安装会更快。
      • 与其他来源的整合。数据中心的直流电源系统可以帮助整合太阳能电池板和燃料电池等能源。
      • 运行时间更长。在停电期间，直流电源数据中心的电池提供的运行时间比相同负载的 UPS 更长。

      直流电源的局限性

      • 缺少知识。由于很少有公司的数据中心由直流电源运行，因此数据中心所有者、运营商和承包商之间缺乏经验。由于缺乏知识和经验，硬件供应商提供的支持是有限的。
      • 缺乏标准。直流配电系统仍未就电压和电连接器的标准达成一致。直流电源数据中心没有行业定义的标准设计。
      • 重构成本。改造现有架构会产生成本。业界可能不赞成直流电源，因为改变现有交流电源架构以支持直流电源的费用很高。
      • 有限的直流电源资源。市场上使用直流电源运行的服务器数量有限。缺少使用直流电源运行的空调系统和消防系统，这使得数据中心难以选择直流配电系统。

      DC 和 AC 是数据中心的两种替代方法。由于大多数数据中心使用交流电源，因此很难将其现有架构更改为直流电源。然而，在设计新数据中心时，直流电源无疑是一个很有前途的选择。

      数据中心直流电源交流电源配电系统
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