2012-09-28 16:30:21 來源：51cto
數(shù)據(jù)中心里面的絕大多數(shù)電氣部件用的是低壓直流電，比如芯片、電阻和電容等。不過，我們還是在引入高壓的三相和單相交流電，這種交流電必須經(jīng)過降壓變壓器的變換，直至獲得所需的電壓。每次變換都勢必引起能量損失；連最現(xiàn)代化的變壓器其效率一般也只有98%。
考慮通往你數(shù)據(jù)中心的配電路徑，然后是數(shù)據(jù)中心里面的配電路徑。首先，發(fā)電站生成的電力必須提高到適合輸送的高壓。接下來是變電站，電力重新降低到配電電壓。這里可能涉及兩個這樣的步驟，之后電力會輸送到數(shù)據(jù)中心本身，或者是450伏三相電，或者是110伏/220伏/240伏單相電。之后，它需要降壓到IT部件可以使用的主12伏、5伏、3.3伏和1.5伏直流電電流。這表明了大約四次變換的直接路徑，也就是總體效率在92%左右。
8%的電能完全因變壓器而損失了，這還只是變壓器在效率達(dá)98%的情況下。而實際上，情況比這糟糕得多。
數(shù)據(jù)中心里面的配電往往是單相交流電。每一件IT設(shè)備里面都有一個主變壓器，帶多電壓輸出；更多的機載變壓器提供了特定部件所需要的那種電壓。不過，比較大的變壓器其效率往往高于比較小的變壓器，所以這些小型變壓器的效率可能只有95%。如果是這種情況，又涉及六個變換步驟，那么就有四分之一以上的電能在整個變換過程中損失掉了。
因此，在盡可能多的地方使用直流電勢必是個好做法，因而不需要數(shù)據(jù)中心設(shè)備中的額外變壓器。但是想看看這個做法是否果真可行，還得考慮許多問題。
使用直流電之前要清除的障礙
首先，在輸電層面，直流電的效率很低。功率是由于物理定律，想沿著電力線傳送一定大小的電力（單位瓦），需要電壓（單位伏）乘以電流（單位安培）。傳輸電壓高達(dá)幾百千伏至幾千千伏，為的是降低電流。這很重要，因為電阻損耗與電流大小有關(guān)。直流電或交流電可以在高壓下用于輸電，但是直流電是時至今日的主要選擇。試圖消除輸電階段的變換損耗不可能切實有效。在配電層面基本上一樣；將現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施由交流電改為直流電并非易事，到時仍然需要使用高壓直流電，所以還是需要變換。
那些提倡數(shù)據(jù)中心使用直流電的人提到了電信行業(yè)，這個行業(yè)的數(shù)據(jù)中心長期以來靠直流電來運轉(zhuǎn)。不過這么做有其道理。整個行業(yè)是圍繞供應(yīng)直流電設(shè)備建立起來的，一個舊的電信數(shù)據(jù)中心里面對于多種直流電電壓的需求不是很大。因此，可以使用內(nèi)置在數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)里面的變壓器來實施這種數(shù)據(jù)中心里面的配電任務(wù)，然后粗大的銅母線能夠配送高壓直流電。另外在上世紀(jì)八九十年代，雖然油價變動引起能源價格出現(xiàn)了一定的不確定性，但是主要的發(fā)電產(chǎn)能仍來自成本相對便宜、資源相對充足的煤炭。當(dāng)時能源效率不像現(xiàn)在這樣備受關(guān)注。
由直流電供電的數(shù)據(jù)中心面臨的主要問題是，相應(yīng)設(shè)備在市面上并不多見。雖然部件是直流電，但是廠商們不得不關(guān)注大眾市場，制造使用直流電作為主輸入的設(shè)備。雖然一些廠商生產(chǎn)直流電版本的設(shè)備，但是它們的價格要高出一截。
由于為數(shù)據(jù)中心配備使用直流電的變壓器、直流電配電系統(tǒng)和管理系統(tǒng)需要額外成本，使用性能與交流電版本一樣，但是選擇價格更高的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)根本不明智。最好還是隨大流，使用成本較低的、標(biāo)準(zhǔn)化的、基于交流電的系統(tǒng)。
讓使用直流電的數(shù)據(jù)中心成為可能
不過，對使用直流電的數(shù)據(jù)中心來說，有兩大希望。一個是模塊化。隨著思科的統(tǒng)一計算系統(tǒng)（UCS）、戴爾的vStart和IBM的PureSystems及其他系統(tǒng)紛紛面市，這些預(yù)先配置的“模塊”可以在內(nèi)部按照廠商希望的任何方式來進(jìn)行連線。廠商剔除不需要的部件是明智之舉，可以在設(shè)計和制造階段消除多個轉(zhuǎn)換階段。
正如冷卻系統(tǒng)正從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到模塊——就像機架內(nèi)冷卻系統(tǒng)那樣，電力管理這部分也很可能從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移到模塊，而數(shù)據(jù)中心內(nèi)配電基于將單相交流電線纜鋪設(shè)到所需的地方。
第二個希望是越來越普遍的云計算。有些云服務(wù)提供商擁有成千上萬臺的服務(wù)器、大規(guī)模向外擴(kuò)展型存儲基礎(chǔ)設(shè)施和復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對它們來說，一開始就使用直流電也許會有個切實可行的回報期。
改用直流電基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略性決策可能到頭來成本高昂，而且迫使企業(yè)組織依賴某些類型的硬件。不過，廠商們會通過在自己的系統(tǒng)里面優(yōu)化直流電的使用，往提高能源效率的方向邁進(jìn)。
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