數據中心直流供電系統能效提升策略分析

張斌

摘 要：在新時期環境下，數據中心行業的發展十分迅速，其推動社會發展和進度的同時，對能源的消耗也是十分巨大，而數據中心效率問題逐漸成為現階段緊迫研究的課題。在電力設施起初部署中，如何實現數據中心直流供電系統能效提升也是其行業研究的重點，下面，本文就針對相關案例數據中心直流供電系統能效提升策略進行分析，希望對相關工程建設提供幫助。

關鍵詞：數據中心;直流供電;系統能效;提升策略

現階段，人們對網絡與信息的依賴越來越大，這對數據中心也提出了更高的要求，需要其朝接入的高速化、規模的大型化和功能的復雜化等趨勢發展，而這勢必增加了數據中心供電系統的能耗，直流供電系統具有著顯著的優勢，在使用直流供電系統基礎上如何實現能效的提升，就是本文主要研究的內容。

1 數據中心直流供電系統概述

在數據中心的直流供電系統中，主要包括交流輸入、DC-UPS的供電和直流配電等系統內容。此系統具有著集成化、模塊化和無單路徑的故障點等功能。在系統的集成化方面，其交流配電、DC-UPS的供電和直流的配電等系統是整體性的系統，能夠對客戶數據的機房提供便利建設，還能夠為機房內全部供電設備進行接口的提供，包括空調、通訊、指示燈、服務器的電源等接口。在模塊化方面，主要涉及監控、直流、系統的配電、智能化配電的控制和無線電池的偵測等模塊，對傳統交流的UPS供電系統中存在的維護困難和不易標準化的維修等問題進行了有效解決。在無單路徑的故障點方面，為了對供電系統內單路的故障點和傳統冗余的設計等弊端進行解決，通過在系統內對單個的故障點盡可能減少就能夠實現上述問題的處理，同時還能夠對傳統交流供電冗余導致系統存在龐大和低利用率低等問題進行解決[1]。

此系統具有著顯著的特點，由于系統結構比較簡單，系統的設備以及元器件也得到了有效減少，在機控中不需對鎖相等一些交流復雜的環節進行考慮，因此實現對系統可靠性的提升;此系統內電池和模塊輸出能夠直接進行并聯，能對非突發性的故障進行預見，從而達到不停電的維護效果，有效提升系統可用性;此系統還具有很高的效率，其模塊的效率超過97%，系統的效率提升了10%，且電池的工作效率達到100%;另外，此系統還實現了智能化的管理，便于維護和操作。

2 數據中心直流供電系統能效提升策略

2.1 合理選擇供電方式

在傳統的直流供電系統中，電網主要是進行交流電壓的提供，IT設備的邏輯電路主要使用直流的低電壓，而對IT設備進行電源提供的設備需要進行電壓的有效轉換，而隨著不斷的發展，直流供電系統逐漸發展為模塊化的系統，而很難實現對可靠性的進一步提升。為了對供電系統可靠性進行提升，往往傳統直流供電系統規模需要超過數據網絡的設備規模，這對其供電系統資源就造成了浪費。而為了滿足直流供電系統對數據中心的可靠和高效供電，就推動了高壓直流供電系統的出現和運用。這種高壓直流供電的系統具有簡單化的并機技術，能夠實現對大量模塊的并聯，而每個模塊利用率能夠超過七成[2]。

2.2 接入新能源

在數據中心中使用直流供電系統，能夠有效的提升供電的可靠性，對供電系統系統內損耗也能夠有效降低，并且為分布式的電源接入也提供良好的通道條件。盡管分布式的電源具有分布廣、容量和規模較小、功率的穩定性比較差等特點，但是是一種可再生的能源類型，也近年來發展的焦點內容，而接入新能源也是此系統供電發展的一個趨勢，并且通過接入新能源也能夠提高其系統能效。在直流的微網中，就逐漸應用了分布式的電源接入方式，而數據中心進行分布式的新能源引入，就能夠有效降低系統對電能的大量消耗以及對電能的過于依賴。在此系統供電中接入的新能源也有很多種類，主要包括燃料電池、太陽能的光伏電池和風力的發電機等。

2.3 制冷系統的能效方面

在數據中心和輔助系統內，制冷系統對能源的消耗是最大的。往往為了滿足數據中心具備良好環境的要求，需要制冷系統不間斷地工作，制冷系統一般都是通過電能進行驅動的，而一些能效較高數據中心就逐漸把自然冷卻思路在制冷系統內進行引入，借助自然界內風、水流和低溫的環境等，來實施數據中心的自然冷卻效果，從而將制冷系統電能消耗實現有效降低，這也是提高數據中心能效的重要途徑[3]。

2.4 IT設備的能效方面

在數據中心中，IT設備是其核心部分，對數據中心正常的運行和使用具有直接的影響，同時其能效和數據中心能效有著密切關系，往往IT設備供電的效率和負載率呈現負相關的狀態。在IT設備閑置的時候，其功耗能夠達到60%左右額定的功耗，后跟隨負載率不斷進行提升，其功耗水平逐漸發生提高。根據相關統計和研究，其IT設備平均的負載率僅達到20%～30%的范圍，為了解決此類問題，就可以借助一些先進IT技術的應用，比如負載節能的分配算法和服務器的虛擬化等技術來實現。

3 結語

綜上所述，數據中心直流供電系統和傳統供電系統具有著顯著的優勢，具有著巨大的應用和發展潛力，而為了更好發揮數據中心直流供電系統的作用，還需要采取有效的策略加強對其能效的提升，這不僅是保證其系統性能的要求，同時也是其技術發展中需要重視和突破的關鍵環節。

參考文獻：

[1]周海珠，張成昱.綠色數據中心能效提升建設探討[J].建設科技，2016（16）：00163.

[2]孟明，盧玉舟，陳世超.綠色數據中心直流供電系統的運行控制[J].電力建設，2016，37（10）：33-40.

[3]譚雄華.數據中心基礎設施管理系統在電力行業的應用[J].信息與電腦：理論版，2016（15）：120-122.