数据中心采用直流电是否更有效？

【专家解说】：　　随着数据中心行业日渐成为全球能源消耗大户，数据中心的效率问题也成为了一个日益紧迫的课题。近年来的焦点都集中于几大重点领域，如部署虚拟化、改善冷却方案(采用免费的冷却资源和提高温控器)、整合企业闲置设备等，这些方案都是相当做是正确的。但是，在后台，还有一个在一直被业界广泛讨论的基本主题：交流电源(AC)与直流(DC)电源。当电力基础设施一开始部署时，就采用的是交流电源，但采用直流电源是否有望使得数据中心更有效呢?
　　直流电源支持者声称：与交流电源相比，数据中心的效率能够提高30%以上;特别是，根据美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室2008年的调研报告显示，直流配电系统“所使用的能源量较之当今的数据中心典型的交流配电系统要少28%。”这在当前所有的调研中都可能是真的，但平均而言，数据中心可能并没有充分有效的使用他们的交流配电系统达到效率最大化。一份由绿色网格组织和施耐德电气APC公司共同出具的白皮书(数据中心交流和直流配电系统四项效率指标研究比较)声称，二者的真实差距是只在0–1%的范围内，远远低于其他研究结果。
　　较之新技术，企业当前所采用的技术几乎总是有优势的，因为他们通常已经有了相当的配套基础设施对其进行支撑，而这些基础设施其实也是企业的一笔投资。对于数据中心的交流配电同样如此：数据中心如果转换到采用直流配电系统的话同样需要在已有的基础设施方面进行相关的重新部署，这会消耗企业的资金成本，同时还意味着企业现有的某些基础设施需要被丢弃。对于新建的数据中心来说，这个问题可能并不会构成多大的挑战，但对于旧的现有数据中心来说，有时候仅仅是重新购买基础设施都可能是一条难以逾越的鸿沟，尤其是如果数据中心资本资金紧张时，更是如此了。
　　上文所提到的白皮书指出的“直流配电系统的优势使得业界开始从采用交流电源转向采用直流电源”，如果直流配电系统只对交流配电进行小的、渐进式的改善，资本方面的壁垒可能更高。此外，大多数设备是专为交流电源系统所设计的，这是目前最常见的。这并不是说企业要实现基于直流配电系统的数据中心就没有选择，只是目前的选择还比较少而已。
　　此外，当前的数据中心采用直流电源的另一个障碍是缺乏统一的标准。虽然某些标准在不断的涌现，如380V直流电源标准。但由于在业界还缺乏很好的采用了直流电源的企业案例，也阻碍了相当一部分企业采用直流电源的步伐。数据中心本身的造价就已然很贵了，部署一套未经考验的技术对于某些企业来说风险太大，尤其是在当前经济不稳定时期。并没有太多的数据中心已经实现了直流配电系统的部署，大多数仍然采用的是交流配电系统，至少这样看似更安全。
　　数据中心缺乏内部动力并不是影响他们采用直流配电系统的唯一因素。像苹果这样的公司，他们在北卡罗来纳州Maiden的数据中心越来越多的转向采用可替代能源，如太阳能、燃料电池。但问题在于如何整合这些电力资源到公司乃至更广泛的电网系统。例如，太阳能当然产生的是直流电，而不像利用风，煤炭和水电驱动的涡轮机。其必须被转换为交流电才能被电网利用，而这一步骤的成本相对高，而且效率极低。
　　随着社会焦点越来越多的开始关注可替代能源方面，以避免采用燃煤、天然气和核能等能源所带来的环境污染和安全问题。对于太阳能和其他可替代能源的更大的依赖可能会导致更广泛的转向采用直流电源。虽然许多现有的电网都采用的是交流配电系统，但某些电网已经在开始使用直流配电系统了：尤其是那些那些需要长距离传输大量的功率的情况。
　　此外，许多常见的设备，无论是在数据中心(例如，服务器)还是其他地方都必须将直流电源通过插座转换器转换为交流电才能使用。因此，可替代能源的广泛采用的更大程度上的压力来自于在用户端创建能够直接使用直流电源的设备。显然，如果直流配电系统越来越广泛地被用于在电网中，企业才可能有足够的动机在其数据中心转移到直流配电系统。
直流配电和交流配电不是非此即彼的关系
　　没有任何技术能够实现所有的效果。直流配电和交流配电各有其不同的特点，适合不同的应用，所以期待整个电网系统全为交流配电或全为直流配电都是不合理的。现如今已经是两者混合的世界了，而且采用不同的能源会适合不同的耗能部件。当前的任务是为每一款设备找到最佳的能源供应系统，以便最大限度地提高效率和经济性。例如，如果数据中心从交流配电转化为直流配电效率收益率方面仅仅只有很小的提高，那么加上周边的成本可能没有足够的理由让企业这么做，即使直流配电会在某些情况下有明显的优势。
结论　　交流配电目前在数据中心是主流。无论是直流配电较之交流配电多么具有边际优势，至少相当一部分设施的转化还取决于一些因素，如实际效率收益。尽管一些研究表明，采用直流配电能够带来数据中心效率方面大约15-30%的改善，但在其他方面的收益则仅仅接近于1%或更少。因此，即使直流配电在边际效率方面的优势是非常低的，它可能会增长随着时间的推移，并伴随更多的设计努力而使得数据中心过渡到直流配电。但我们也显然无法向您保证某一种配电系统就一定优于另一种。
　　可替代能源，尤其是太阳能，可能会在引发人们对于直流配电系统的采用方面发挥更大的推动作用，无论是在数据中心还是在较大的电网系统。因为太阳能已经生产出了直流电源，为什么还要将其转化为交流电，然后再转回直流电以供给电气或电子设备呢?当然，交流配电和直流配电都有其各自的优点，所以不会有一款配电方式会成为唯一的方法。但随着人们对于直流配电系统兴趣的增加，这方面的研究和开发工作将促使交流配电和直流配电两种配电方式的优化配置，效率改进。