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随着数据中心的飞速发展,数据中心的能耗问题逐渐凸显,一般一个数据中心机房约放置50~100个机架,每个机架的负载量约为几千瓦,这样一个机房的负载量就可以达到上千千瓦,一个数据中心肯定不止一个机房,所以数据中心要正常运转需要的消耗大量的电能,于是人们将视线转到了数据中心的供电系统上。现在的数据中心主要有两种供电模式:交流和直流。
我们知道绝大家用电器用的都是交流电。交流电的电流方向、大小会随时间而不断改变。发电厂的发电机是利用动力使发电机中的线圈运转,每转180°发电机输出电流的方向就会变换一次,因此电流的大小也会随时间做规律性的变化,此种电源就称为“交流电源”。简记为AC。相比交流电的应用范围,直流电主要用于工业。直流电的电流流向始终不变。电流是由正极,经导线、负载,回到负极,通路中,电流的方向始终不变,所以我们将输出这固定电流方向的电源,称为“直流电源”。简记为DC。用直流电工作的用电器需要直流供电,用交流电工作的用电器需要交流供电。
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,使得在传说中损耗减小。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。不过交流电也有缺点,就是损耗要大些。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*,不像交流电可以加上滤波环节过滤。主要的电网都是交流电,因此要对直流设备供电,需要进行交直流转换,这类转换的设备投资都比较贵,需要额外增加投资。
采用直流电最大的障碍不仅仅是转换直流交流的能量损失问题,一个直流数据中心需要完全不同的配电系统。配电将需要整合站内发电机,使得后备发电机能源能够转成直流,同时服务器和系统也得革新。现有的服务器和其他硬件系统无法翻新来适应直流供电,所以需要一个完全不同的硬件套件。企业如果要配置直流供电,恐怕得重新建个数据中心。采用直流供电还存在电压值和安全性能问题。如果电压较低,就会导致供电时电阻损耗增大、供电电缆变粗、布线作业难度增加以及电缆等构件成本上升的问题。但是如果提高电压值,就必须解决电弧及触电问题。由于直流电始终施加恒定电压,因此不能熄灭电弧,就有可能引燃周围的物体,所以相比交流供电,直流供电的安全性较低。直流供电的设备易产生静电,所以采用直流供电的设备一定要做好接地,否则容易产生静电电击人。
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