数据中心供电方式详解

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电对于数据中心设备来讲,就像汽油对汽车一样,汽车没有油就无法开动,数据中心没有电就无法运转,所以电对于数据中心设备来说是最重要的。学过电工基础的都知道,电主要分为交流电、直流电以及高压直流电。

电对于数据中心设备来讲,就像汽油对汽车一样,汽车没有油就无法开动,数据中心没有电就无法运转,所以电对于数据中心设备来说是最重要的。学过电工基础的都知道,电主要分为交流电、直流电以及高压直流电。交流供电是电网供电最普遍的方式,但是这种供电方式却不是高效的。由于交流电在每个时刻它的相位和大小都在变化,这样交流电就可以实现变压,而直流是不能变压的,交流电在传输时可以升压,使得在传输中损耗减小。通过变压又可能有多种电压的输出,比如:24V、48V、220V等,供各种设备使用,这样就使得交流电成为电网中最为普遍的方式,不过对于数据中心则不然,为了节省资源,就要综合考虑用哪种供电方式。

首先来说交流供电。交流配电仍然是数据中心供电的主流方式,但是交流电并不是***效的供电方式。在一百多年前发明电的时候,当然不会考虑效率的问题,当时解决了有无的问题就已经相当了不起了。现在来看,交流电本身使用效率并不高,但是经过这一百多年的进步,交流供电已经成为最为主流的方式,一直压制着其它方式的进步,绝大部分的数据中心设备也是要求交流输入。交流电输入简单,直接拔插电源线即可,容易操作。不仅在数据中心里,平时在家里绝大部分的电器也都是采用的交流供电,可以说交流电的使用已经深入人心,这个也影响到了数据中心领域。所以一直以来,数据中心设备都强制要求支持交流输入,但是对其它方式则不做硬性要求,这也使得数据中心里能够支持其它方式供电的设备很少。

其次是直流供电。交流电损耗要大些,而直流供电正好相反,直流的损耗要小,而且直流供电只要两根线就可以实现传输。不过直流的电压相位不会发生变化,在传输小信号时容易受到外界的干扰。但是直流供电的方式相比交流供电,可以节省约15%~30%的能耗,这对于能耗大户数据中心来说,是不能拒绝的。数据中心能耗问题已经严重制约着数据中心的高速发展,高额的用电费用已经成为挡在数据中心面前的拦路虎。如今的数据中心同质化竞争非常激烈,若是能在用电上有很大节省,将可以大大提升竞争力,所以现在数据中心开始出现了一些直流供电的机房。要支持直流供电,需要所有的设备都是直流电源,相比交流电源,直流电源的制造成本就要高些。而且电网都是交流电,要增加隔外的转换设备,这些转换设备的价格也不菲。这时就要算笔账了,是直接使用交流供电,忍受它的浪费,还是增加变电设备,采购支持直流输入的设备,使用直流供电,这个一直是困扰数据中心多年的问题。实际情况是,直流供电效率高已经成为共识,但是真正去建设直流机房的并不多,数据中心绝大部分机房目前还是采用的交流供电。直流供电虽然供电效率高,但是平时不易维护,不像交流电源线那样,直接拔插线就可以。直流输入都是通过接线柱连接,需要具备一些用电知识的人才能操作。直流供电还有对设备的接地要求比较高,接地不好的设备如果采用直流供电,容易出现漏电现象,有时甚至会击穿设备,造成设备故障,所以直流供电和交流供电相比,交流电更安全些。正是有这些要注意的地方,直流供电方式在数据中心里一直没能火热起来,只是星星点点有些应用,但没有普及。

再次是高压直流。我们都知道直流供电都是48V输入,而高压直流采用的是240V、280V、336V这样的高压输入的。高压直流是指方向和时间不作周期性变化的高压电流,但电流大小可能不固定,而产生波形,又称恒定电流。这种供电方式实际上很早就有了,只不过一直没有受人关注而已,也很少有应用。正是在数据中心遇到能耗问题时,有人才想到了高压直流。因此若采用直流供电,需要对现有的几乎所有设备都进行更换,还要增加变电装备,这些投入都是数据中心无法承受的,但是能耗问题不解决,数据中心运营成本越来越高,又制约了数据中心的发展,在这样的背景下,有人建议引入高压直流供电。高压直流具有稳定,高效,节约成本的特点,几乎是结合了交流和直流供电两者的优点,所以当有人提出数据中心应该采用高压直流的供电方式时,得到了广泛响应。现在问题来了,现在的数据中心设备能支持高压直流吗?绝大部分的数据中心设备只是支持交流供电,电压是220V,当增加到240V甚至336V时,设备还能运转吗?经过了解,对于这种电压幅度,很多数据中心设备都是有设计冗余的,也就是绝大部分的设备天然就可以支持240V的高压直流,有的甚至直接可以支持到280V,但是要支持到336V就需要更换特定的电源了。原有的数据中心设备电源支持高压直流,可能有些按规测试,供电使用问题不大,这样如果采用高压直流的供电,不仅可以保护现有设备的投资,还能解决数据中心能耗问题,目前来看是数据中心能耗问题***的,也是唯一的解决方案。不过高压直流的推广也面临着不小的阻力,比如:高压直流的***标准还暂未出台,***标准的缺失影响该技术在部分行业的推广使用;数据中心设备厂家普遍对高压直流处于观望态度,暂时不愿意承诺提供设备的维保等服务,还有就是数据中心具有高压直流维护经验的维护技术人员不多,不便于后期维护,这些问题都需要慢慢来解决。

以上介绍了数据中心的供电方式,不难看出,交流供电是目前最为主流的方式,直流供电适用于一些环境要求比较高的数据中心,应用面不广,而高压直流才是未来。

责任编辑:何妍 来源: 企业网D1Net
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