數(shù)據(jù)中心大部分電子元件都是由低壓直流電源驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的，例如芯片，電阻器，電容器等等。然而我們堅(jiān)持引入高壓?jiǎn)蜗蚝腿蚪涣麟娫矗?jīng)降壓器處理達(dá)到所需電壓。每次轉(zhuǎn)換都會(huì)導(dǎo)致電量消耗，即使是現(xiàn)今最好的轉(zhuǎn)換器最高轉(zhuǎn)換率通常也只有98%。
想像一下電能從發(fā)電廠輸送到數(shù)據(jù)中心所經(jīng)歷的過程，以及抵達(dá)數(shù)據(jù)中心之后在內(nèi)部的流轉(zhuǎn)情況。首先，發(fā)電廠必須把電壓提高到適合輸送的程度。其次，到了變 電站，要把電源還原到配電電壓。這個(gè)過程中可能涉及到變電站兩次電壓還原，之后電源抵達(dá)數(shù)據(jù)中心，以三向450V或者單向110/220/240V的方式 供電。接下來，還要再進(jìn)一步降壓至IT元件常用的12V，5V，3.3V和1.5V直流電壓。這里顯示了電源經(jīng)過四步轉(zhuǎn)換的直接路徑--或者說是總體效能 約為92%的一個(gè)轉(zhuǎn)換路徑。
這還只是在效能高達(dá)98%情況下8%電源在轉(zhuǎn)換過程中就已經(jīng)流失了。而現(xiàn)實(shí)中，情況比這個(gè)要糟糕得多。
數(shù)據(jù)中心的電源配送多數(shù)是單向交流電。每臺(tái)IT設(shè)備內(nèi)部都有一個(gè)主要轉(zhuǎn)換器滿足多變壓輸出。更多機(jī)載轉(zhuǎn)換器甚至能滿足特定元件對(duì)電壓的要求。不過，大型 轉(zhuǎn)換器往往比這些小型轉(zhuǎn)換器更有效。所以這些迷你型轉(zhuǎn)換器可能只達(dá)到95%效能。如果是這種情況的話，涉及到6個(gè)轉(zhuǎn)換步驟，那么將近四分之一的電能就在這 個(gè)過程中流失了。
因此，在跨越盡可能多區(qū)域的地方使用直流電肯定是一個(gè)有效辦法。這可以避免在數(shù)據(jù)中心設(shè)備上額外使用轉(zhuǎn)換器。但想知道這么做究竟可不可行，我們需要考慮許多項(xiàng)因素。
使用直流電之前要消除的障礙
首先，在電力傳輸階段，直流電效率低下。根據(jù)物理定律，讓一定量的電力（以瓦特為單位）通過管線傳輸是電壓（以伏特為單位）乘以電流（以安培為單位）。 使用高達(dá)數(shù)百，數(shù)千千伏特的高傳輸電壓來降低電流。這點(diǎn)很關(guān)鍵，因?yàn)殡娮钃p耗跟電流有關(guān)。在電力高壓傳輸中，可以使用直流電或交流電，但目前主要使用的是 交流電。想在傳輸階段消除傳輸損耗量目前不可行。這種情況在電力配送層面也一樣存在。把現(xiàn)有的交流電傳輸架構(gòu)改為直流電方式不是件容易的事。仍需要用到高 壓直流電，所以轉(zhuǎn)換過程仍然必不可少。
提倡在數(shù)據(jù)中心使用直流電的人士指出，在電信行業(yè)里，他們的設(shè)備一直使用的是直流電。但這是有原 因的。因?yàn)檎麄€(gè)行業(yè)都是以直流電供應(yīng)型設(shè)備發(fā)展建立起來的，老式電信設(shè)備對(duì)于多向直流電壓沒有過多需求。因此，在這種設(shè)備上的電力配送可以通過內(nèi)置于設(shè)備 構(gòu)造之中的轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，而大型銅制匯電板則負(fù)責(zé)高電流直流電的配送。而且，在上世紀(jì)八、九十年代，雖然油價(jià)浮動(dòng)引起能源價(jià)格的波動(dòng)，但主要產(chǎn)量仍是通過相 對(duì)便宜和可用的煤炭資源實(shí)現(xiàn)的。能源效能不像現(xiàn)今這樣成為關(guān)注點(diǎn)。
對(duì)于構(gòu)建一個(gè)直流電驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)中心，存在的最大問題就是配套的設(shè)備并不是到處都有。雖然元件是直流電型，但廠商的重心在于滿足大眾市場(chǎng)需求，所以生產(chǎn)的設(shè)備多數(shù)是交流電型。一些廠商也生產(chǎn)直流電型設(shè)備，但是價(jià)格要高出許多。
想象一下,額外支出大筆經(jīng)費(fèi)在設(shè)備上安裝直流電轉(zhuǎn)換器，直流電配電和管理系統(tǒng)，并使用服務(wù)器，存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其結(jié)果是花了大價(jià)錢卻只是起到跟交流電一樣的功效，沒有任何意義。相比之下基于交流電的系統(tǒng)更為大眾所接受,也代表了更低價(jià)格的標(biāo)準(zhǔn)化.
一個(gè)可行的直流電數(shù)據(jù)中心
但是，建立直流電數(shù)據(jù)中心仍有兩大希望。其一，模塊化。隨著一些系統(tǒng)，如思科的UCS，戴爾的vStart,IBM的PureSystems及其它的陸 續(xù)出現(xiàn)，這些預(yù)配置“模塊”可以根據(jù)廠商所想進(jìn)行內(nèi)部自由連接。這樣廠商會(huì)愿意去除不必要的元件，在設(shè)計(jì)和搭建時(shí)移除多向轉(zhuǎn)換階段。
同樣地，制冷系統(tǒng)也從原先的設(shè)備移到機(jī)架制冷系統(tǒng)模塊上。隨著在所需地方進(jìn)行單向交流電布線的設(shè)備內(nèi)置電源配送網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，電源管理將從設(shè)備本身轉(zhuǎn)到模塊管理上也將變得更有可能。
第二大希望是，云計(jì)算逐漸普及。對(duì)于一個(gè)有著成百上千服務(wù)器，及大量可擴(kuò)展存儲(chǔ)架構(gòu)和一個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的云服務(wù)供應(yīng)商，從一開始就向直流電型轉(zhuǎn)變是有可行的投資回收期。
向直流電架構(gòu)轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略性決策，最終可能是以投入大量經(jīng)費(fèi)，企業(yè)從此依賴于特定硬件告終。但是，廠商會(huì)通過優(yōu)化直流電在系統(tǒng)中的使用效果從而推動(dòng)行業(yè)向著節(jié)能方向發(fā)展。
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