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

 1．  交流電源的現(xiàn)狀和缺點

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，主要是因為以下的優(yōu)勢：

a）    遠距離傳輸中損耗較低；

b）   良好的滅弧性能用以保護開關(guān)；

c）    交流整流成本要遠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，這是因為在數(shù)據(jù)機房中，交流和直流需要進行頻繁轉(zhuǎn)化。機房中的服務(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、持續(xù)、最終不必要的轉(zhuǎn)換過程中，并總是產(chǎn)生不必要的熱量，這也會對電子系統(tǒng)產(chǎn)生負面影響。隨著綠色數(shù)字化趨勢的流行，越來越多的數(shù)據(jù)中心對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2016年的一份獨立報告，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。在過去的幾年里，全球數(shù)據(jù)中心平均每年消耗416．2太瓦時（TWh）的電力，而英國全國有超過6600萬人，同時一直位列GDP前十，平均每年大約只消耗300 TWh。因此，完全可以說今天的數(shù)據(jù)中心是真正的能源消耗者。

b）    PUE值常見范圍

PUE通常用于評估數(shù)據(jù)中心效率的度量，我們在之前的報告中提到過這個概念，即電能使用效率值。PUE值為1．3意味著消耗的能量有30％作為熱量散去而沒有被利用。這聽起來可能很多，但它實際上被認(rèn)為是一個極好的PUE值。值在2左右或更高可能會更加常見，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)施來實現(xiàn)這一改變，引入的中壓交流電將通過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)移到直流開關(guān)設(shè)備，進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1：一個典型的交流數(shù)據(jù)中心架構(gòu)（上）與一個典型的直流數(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，同時最小化了對物理空間的要求，還允許在不需要轉(zhuǎn)換的情況下直接集成可再生能源。