電對于數(shù)據(jù)中心設(shè)備來講,就像汽油對汽車一樣,汽車沒有油就無法開動,數(shù)據(jù)中心沒有電就無法運轉(zhuǎn),所以電對于數(shù)據(jù)中心設(shè)備來說是最重要的。學過電工基礎(chǔ)的都知道,電主要分為交流電、直流電以及高壓直流電。交流供電是電網(wǎng)供電最普遍的方式,但是這種供電方式卻不是高效的。由于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(xiàn)變壓,而直流是不能變壓的,交流電在傳輸時可以升壓,使得在傳輸中損耗減小。通過變壓又可能有多種電壓的輸出,比如:24V、48V、220V等,供各種設(shè)備使用,這樣就使得交流電成為電網(wǎng)中最為普遍的方式,不過對于數(shù)據(jù)中心則不然,為了節(jié)省資源,就要綜合考慮用哪種供電方式。
首先來說交流供電。交流配電仍然是數(shù)據(jù)中心供電的主流方式,但是交流電并不是高效的供電方式。在一百多年前發(fā)明電的時候,當然不會考慮效率的問題,當時解決了有無的問題就已經(jīng)相當了不起了。現(xiàn)在來看,交流電本身使用效率并不高,但是經(jīng)過這一百多年的進步,交流供電已經(jīng)成為最為主流的方式,一直壓制著其它方式的進步,絕大部分的數(shù)據(jù)中心設(shè)備也是要求交流輸入。交流電輸入簡單,直接拔插電源線即可,容易操作。不僅在數(shù)據(jù)中心里,平時在家里絕大部分的電器也都是采用的交流供電,可以說交流電的使用已經(jīng)深入人心,這個也影響到了數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。所以一直以來,數(shù)據(jù)中心設(shè)備都強制要求支持交流輸入,但是對其它方式則不做硬性要求,這也使得數(shù)據(jù)中心里能夠支持其它方式供電的設(shè)備很少。
其次是直流供電。交流電損耗要大些,而直流供電正好相反,直流的損耗要小,而且直流供電只要兩根線就可以實現(xiàn)傳輸。不過直流的電壓相位不會發(fā)生變化,在傳輸小信號時容易受到外界的干擾。但是直流供電的方式相比交流供電,可以節(jié)省約15%~30%的能耗,這對于能耗大戶數(shù)據(jù)中心來說,是不能拒絕的。數(shù)據(jù)中心能耗問題已經(jīng)嚴重制約著數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展,高額的用電費用已經(jīng)成為擋在數(shù)據(jù)中心面前的攔路虎。如今的數(shù)據(jù)中心同質(zhì)化競爭非常激烈,若是能在用電上有很大節(jié)省,將可以大大提升競爭力,所以現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心開始出現(xiàn)了一些直流供電的機房。要支持直流供電,需要所有的設(shè)備都是直流電源,相比交流電源,直流電源的制造成本就要高些。而且電網(wǎng)都是交流電,要增加隔外的轉(zhuǎn)換設(shè)備,這些轉(zhuǎn)換設(shè)備的價格也不菲。這時就要算筆賬了,是直接使用交流供電,忍受它的浪費,還是增加變電設(shè)備,采購支持直流輸入的設(shè)備,使用直流供電,這個一直是困擾數(shù)據(jù)中心多年的問題。實際情況是,直流供電效率高已經(jīng)成為共識,但是真正去建設(shè)直流機房的并不多,數(shù)據(jù)中心絕大部分機房目前還是采用的交流供電。直流供電雖然供電效率高,但是平時不易維護,不像交流電源線那樣,直接拔插線就可以。直流輸入都是通過接線柱連接,需要具備一些用電知識的人才能操作。直流供電還有對設(shè)備的接地要求比較高,接地不好的設(shè)備如果采用直流供電,容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象,有時甚至會擊穿設(shè)備,造成設(shè)備故障,所以直流供電和交流供電相比,交流電更安全些。正是有這些要注意的地方,直流供電方式在數(shù)據(jù)中心里一直沒能火熱起來,只是星星點點有些應用,但沒有普及。
再次是高壓直流。我們都知道直流供電都是48V輸入,而高壓直流采用的是240V、280V、336V這樣的高壓輸入的。高壓直流是指方向和時間不作周期性變化的高壓電流,但電流大小可能不固定,而產(chǎn)生波形,又稱恒定電流。這種供電方式實際上很早就有了,只不過一直沒有受人關(guān)注而已,也很少有應用。正是在數(shù)據(jù)中心遇到能耗問題時,有人才想到了高壓直流。因此若采用直流供電,需要對現(xiàn)有的幾乎所有設(shè)備都進行更換,還要增加變電裝備,這些投入都是數(shù)據(jù)中心無法承受的,但是能耗問題不解決,數(shù)據(jù)中心運營成本越來越高,又制約了數(shù)據(jù)中心的發(fā)展,在這樣的背景下,有人建議引入高壓直流供電。高壓直流具有穩(wěn)定,高效,節(jié)約成本的特點,幾乎是結(jié)合了交流和直流供電兩者的優(yōu)點,所以當有人提出數(shù)據(jù)中心應該采用高壓直流的供電方式時,得到了廣泛響應?,F(xiàn)在問題來了,現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心設(shè)備能支持高壓直流嗎?絕大部分的數(shù)據(jù)中心設(shè)備只是支持交流供電,電壓是220V,當增加到240V甚至336V時,設(shè)備還能運轉(zhuǎn)嗎?經(jīng)過了解,對于這種電壓幅度,很多數(shù)據(jù)中心設(shè)備都是有設(shè)計冗余的,也就是絕大部分的設(shè)備天然就可以支持240V的高壓直流,有的甚至直接可以支持到280V,但是要支持到336V就需要更換特定的電源了。原有的數(shù)據(jù)中心設(shè)備電源支持高壓直流,可能有些按規(guī)測試,供電使用問題不大,這樣如果采用高壓直流的供電,不僅可以保護現(xiàn)有設(shè)備的投資,還能解決數(shù)據(jù)中心能耗問題,目前來看是數(shù)據(jù)中心能耗問題最佳的,也是唯一的解決方案。不過高壓直流的推廣也面臨著不小的阻力,比如:高壓直流的國家級標準還暫未出臺,國家級標準的缺失影響該技術(shù)在部分行業(yè)的推廣使用;數(shù)據(jù)中心設(shè)備廠家普遍對高壓直流處于觀望態(tài)度,暫時不愿意承諾提供設(shè)備的維保等服務(wù),還有就是數(shù)據(jù)中心具有高壓直流維護經(jīng)驗的維護技術(shù)人員不多,不便于后期維護,這些問題都需要慢慢來解決。
以上介紹了數(shù)據(jù)中心的供電方式,不難看出,交流供電是目前最為主流的方式,直流供電適用于一些環(huán)境要求比較高的數(shù)據(jù)中心,應用面不廣,而高壓直流才是未來。