数据中心基础设施工程师必知必会(4)-直流系统篇(上)

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4.  直流数据中心的其他优势

a)     更高的可靠性

数据中心电源架构的直流方法使用的组件比当前的交流方法要少得多。更少的组件需要更少的时间来安装和服务,减少潜在的错误,提高系统的可靠性,减少安装和维护成本,这使得直流方法也是一个经济有效的解决方案。根据日本电报电话公司(NTT)进行的一项研究,数据中心系统的可靠性有望提高10倍,这仅仅是因为它不那么复杂。此外,根据ABB等公司的计算和研究,服务器达到效率(supply-to-serverefficiency)提高了约10%,减少基础设施投资成本约15%,同时减少了大约25%的所需的空间。

b)     良好的电源质量

直流数据中心架构也提高了电源的质量。它们消除了不必要的谐波和谐波失真问题,以及相位补偿、同步(为了耦合不同的源和网络)、甚至整流器和逆变器的问题,因为电池直接连接到直流电源。

c)     更好的集成性

此外,由于人口密集的土地成本较高,数据中心几乎完全位于偏僻地区,因此整合可再生能源(如光伏、燃料电池或风力涡轮机)要容易得多,特别是因为它们已经以直流电的形式提供电力。

5.  数据中心直流标准

在中国、日本、美国、德国和瑞士已经有了一些直流数据中心。但是,目前还没有任何需要遵守的绑定标准。根据TS 62735,国际电工委员会(IEC)已经着手用标准化的插头和插座设备来创建缺失的环节。IEC TS 62735-1标准用于2.6kW以下的配电系统,自2015年8月起被采用。IEC TS62735-2标准于2016年12月获得批准,适用于输出功率不超5.2kW且在负载下不能分离的配电系统。

下一步是批准设备端等效程序。几种不同的直流连接器的方法已经被引入市场,但是由于目前缺乏标准,没有一种方法能够占上风。因此,各种供应商正在与IEC标准化机构合作,在之前AC标准IEC60320的基础上,创建一个国际认可的直流插头连接标准。

数据中心电压供应的全球转换需要是一个渐进的过程,以防止所有的供电设备需要同时从交流电源切换到直流电源。然而,支持这一巨大变化的解决方案,包括能够同时为数据中心设备提供交流和直流电源的设备,全球厂商正在积极探索。这些设备的供电单元可以处理两种供电电压,但国际上有效的解决方案还必须确保所有与安全有关的预防措施都被考虑在内。

近期一些制造商发布了首个UL批准的IEC TS 62735-1连接器系统、GS21插座插座和GP21可重新布线插头,旨在实现数据中心直流配电的标准化全球方法。IP20连接器系统的额定电压可达400VDC,额定电流达8.8A,工作温度从-5℃延长到105℃。它还支持热插拔,可以在2.6千瓦的负载下安全地断开连接。

6.  数据中心直流方案缺点

哪里有光,哪里就有阴影。这个通用准则也适用于直流数据中心。与目前流行的交流系统架构相比,直流数据中心架构仍相对较少。因此,缺乏关于它们长期表现和利益的数据。直流元件的可用性也还处于起步阶段,这些元件不仅需要标准化,而且还需要一种新的直流电源系统方法,即从电网到服务器的整体规划。例如,由于损耗在每个电力系统中都会发生,所以直流数据中心仍然会遇到损耗,比如热量损耗,因此也需要直流供电的冷却系统。他们还需要直流空调系统、消防系统、门禁系统和建筑控制系统等。

所有的制造商、供应商、工程师、设计师、标准组织、运营商和电力供应链的其他成员之间的大规模市场合作将是必要的,以一种有效的方式实现这种大规模的范式转变,并分享直流数据中心系统架构的许多好处。

7.  直流数据中心前景

基于直流电源的数据中心具有巨大的潜力。其好处包括可观的能源节约,以及在操作和基础设施成本、物理空间需求以及安装和维护所需的时间上的显著节省。由于它们使用更少的组件,因此也提供了更高的可靠性性能。直流数据中心还可以直接利用可再生能源提供的直流电力,而无需额外的整流或转换过程,这将进一步提高效率、整体系统成本和可持续性。最后,直流电源的质量明显优于交流电源。因此,一些连接部件供应商正和国际标准组织如IEC正在积极合作,以实现直流数据中心架构的巨大潜力。

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