数据中心两种供电模式：交流和直流

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影响，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。

在数据中心到底应该采用交流还是直流供电一直备受争议，实际在数据中心也是两种供电方式都存在，一般的高端设备也都支持两种方式供电，在传统的运营商网络有不少需要-48V直流供电的设备，这样就需要将交流电转换为直流电，转换的过程仍然必不可少。有些数据中心开始就是以直流电供应型设备发展建立起来的，这样整体设备供电只需要从电网做一次转换，效率将变得很高。对于采用混合型的数据中心，既有交流设备又有直流设备，就需要有转换的UPS设备，这样即便直流设备能耗小，也浪费掉不少转换的能量。所以交流与直流孰好孰坏，需要综合来看。