本篇文章是本系列的第四篇文章，直流電源會(huì)使得數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)架構(gòu)更加精簡(jiǎn)、更加強(qiáng)大，但首先，我們必須進(jìn)行范式轉(zhuǎn)化，通過(guò)這篇文章您將會(huì)了解到以下概念：交流電源的現(xiàn)狀和缺點(diǎn)；直流電源的可行性和帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

 1．  交流電源的現(xiàn)狀和缺點(diǎn)

交流電源在配電領(lǐng)域的發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，主要是因?yàn)橐韵碌膬?yōu)勢(shì)：

a）    遠(yuǎn)距離傳輸中損耗較低；

b）   良好的滅弧性能用以保護(hù)開(kāi)關(guān)；

c）    交流整流成本要遠(yuǎn)低于直流逆變的成本。

然而，交流電源并不一定是輸送功率最有效的手段，這是因?yàn)樵跀?shù)據(jù)機(jī)房中，交流和直流需要進(jìn)行頻繁轉(zhuǎn)化。機(jī)房中的服務(wù)器與UPS電源由于技術(shù)特性必須采用直流供電，這就導(dǎo)致了大量未使用的電力在數(shù)據(jù)中心中消失在冗長(zhǎng)、持續(xù)、最終不必要的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，并總是產(chǎn)生不必要的熱量，這也會(huì)對(duì)電子系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。隨著綠色數(shù)字化趨勢(shì)的流行，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心對(duì)于能耗提出了更高的要求。

2．  高能耗的數(shù)據(jù)中心

a）    全球數(shù)據(jù)中心能耗

根據(jù)英國(guó)2016年的一份獨(dú)立報(bào)告，數(shù)據(jù)中心消耗了全球約3％的電力和排放了2％的溫室氣體，考慮到目前存在的大量電子系統(tǒng)和設(shè)備，這產(chǎn)生的影響是至關(guān)重要的。在過(guò)去的幾年里，全球數(shù)據(jù)中心平均每年消耗416．2太瓦時(shí)（TWh）的電力，而英國(guó)全國(guó)有超過(guò)6600萬(wàn)人，同時(shí)一直位列GDP前十，平均每年大約只消耗300 TWh。因此，完全可以說(shuō)今天的數(shù)據(jù)中心是真正的能源消耗者。

b）    PUE值常見(jiàn)范圍

PUE通常用于評(píng)估數(shù)據(jù)中心效率的度量，我們?cè)谥�前的�?bào)告中提到過(guò)這個(gè)概念，即電能使用效率值。PUE值為1．3意味著消耗的能量有30％作為熱量散去而沒(méi)有被利用。這聽(tīng)起來(lái)可能很多，但它實(shí)際上被認(rèn)為是一個(gè)極好的PUE值。值在2左右或更高可能會(huì)更加常見(jiàn)，而不是例外。

3．  數(shù)據(jù)中心的直流方案

由于每一次交流到直流轉(zhuǎn)換都會(huì)造成電力損耗和熱量產(chǎn)生，而數(shù)據(jù)中心服務(wù)器在直流電源下工作，因此為數(shù)據(jù)中心提供直流電源并在整個(gè)電源鏈中盡可能一致地使用是非常有意義的。為了使用盡可能多的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)這一改變，引入的中壓交流電將通過(guò)大功率整流器向下轉(zhuǎn)換為直流電。然后直流電源將為UPS提供電能，然后再轉(zhuǎn)移到直流開(kāi)關(guān)設(shè)備，進(jìn)一步分配到新的直流服務(wù)器電源，最后再分配到使用直流電源電壓的服務(wù)器。一種更有效的模式還可以將傳統(tǒng)的交流電網(wǎng)電力替換為由太陽(yáng)能和風(fēng)能等替代能源系統(tǒng)產(chǎn)生的直接直流電力供應(yīng)。

圖1：一個(gè)典型的交流數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（上）與一個(gè)典型的直流數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（下）。

直流架構(gòu)使用的組件要少得多，這本質(zhì)上提高了效率和可靠性，同時(shí)最小化了對(duì)物理空間的要求，還允許在不需要轉(zhuǎn)換的情況下直接集成可再生能源。