数据中心直流供电系统能效提升策略分析

张斌

摘 要：在新时期环境下，数据中心行业的发展十分迅速，其推动社会发展和进度的同时，对能源的消耗也是十分巨大，而数据中心效率问题逐渐成为现阶段紧迫研究的课题。在电力设施起初部署中，如何實现数据中心直流供电系统能效提升也是其行业研究的重点，下面，本文就针对相关案例数据中心直流供电系统能效提升策略进行分析，希望对相关工程建设提供帮助。

关键词：数据中心;直流供电;系统能效;提升策略

现阶段，人们对网络与信息的依赖越来越大，这对数据中心也提出了更高的要求，需要其朝接入的高速化、规模的大型化和功能的复杂化等趋势发展，而这势必增加了数据中心供电系统的能耗，直流供电系统具有着显著的优势，在使用直流供电系统基础上如何实现能效的提升，就是本文主要研究的内容。

1 数据中心直流供电系统概述

在数据中心的直流供电系统中，主要包括交流输入、DC-UPS的供电和直流配电等系统内容。此系统具有着集成化、模块化和无单路径的故障点等功能。在系统的集成化方面，其交流配电、DC-UPS的供电和直流的配电等系统是整体性的系统，能够对客户数据的机房提供便利建设，还能够为机房内全部供电设备进行接口的提供，包括空调、通讯、指示灯、服务器的电源等接口。在模块化方面，主要涉及监控、直流、系统的配电、智能化配电的控制和无线电池的侦测等模块，对传统交流的UPS供电系统中存在的维护困难和不易标准化的维修等问题进行了有效解决。在无单路径的故障点方面，为了对供电系统内单路的故障点和传统冗余的设计等弊端进行解决，通过在系统内对单个的故障点尽可能减少就能够实现上述问题的处理，同时还能够对传统交流供电冗余导致系统存在庞大和低利用率低等问题进行解决[1]。

此系统具有着显著的特点，由于系统结构比较简单，系统的设备以及元器件也得到了有效减少，在机控中不需对锁相等一些交流复杂的环节进行考虑，因此实现对系统可靠性的提升;此系统内电池和模块输出能够直接进行并联，能对非突发性的故障进行预见，从而达到不停电的维护效果，有效提升系统可用性;此系统还具有很高的效率，其模块的效率超过97%，系统的效率提升了10%，且电池的工作效率达到100%;另外，此系统还实现了智能化的管理，便于维护和操作。

2 数据中心直流供电系统能效提升策略

2.1 合理选择供电方式

在传统的直流供电系统中，电网主要是进行交流电压的提供，IT设备的逻辑电路主要使用直流的低电压，而对IT设备进行电源提供的设备需要进行电压的有效转换，而随着不断的发展，直流供电系统逐渐发展为模块化的系统，而很难实现对可靠性的进一步提升。为了对供电系统可靠性进行提升，往往传统直流供电系统规模需要超过数据网络的设备规模，这对其供电系统资源就造成了浪费。而为了满足直流供电系统对数据中心的可靠和高效供电，就推动了高压直流供电系统的出现和运用。这种高压直流供电的系统具有简单化的并机技术，能够实现对大量模块的并联，而每个模块利用率能够超过七成[2]。

2.2 接入新能源

在数据中心中使用直流供电系统，能够有效的提升供电的可靠性，对供电系统系统内损耗也能够有效降低，并且为分布式的电源接入也提供良好的通道条件。尽管分布式的电源具有分布广、容量和规模较小、功率的稳定性比较差等特点，但是是一种可再生的能源类型，也近年来发展的焦点内容，而接入新能源也是此系统供电发展的一个趋势，并且通过接入新能源也能够提高其系统能效。在直流的微网中，就逐渐应用了分布式的电源接入方式，而数据中心进行分布式的新能源引入，就能够有效降低系统对电能的大量消耗以及对电能的过于依赖。在此系统供电中接入的新能源也有很多种类，主要包括燃料电池、太阳能的光伏电池和风力的发电机等。

2.3 制冷系统的能效方面

在数据中心和辅助系统内，制冷系统对能源的消耗是最大的。往往为了满足数据中心具备良好环境的要求，需要制冷系统不间断地工作，制冷系统一般都是通过电能进行驱动的，而一些能效较高数据中心就逐渐把自然冷却思路在制冷系统内进行引入，借助自然界内风、水流和低温的环境等，来实施数据中心的自然冷却效果，从而将制冷系统电能消耗实现有效降低，这也是提高数据中心能效的重要途径[3]。

2.4 IT设备的能效方面

在数据中心中，IT设备是其核心部分，对数据中心正常的运行和使用具有直接的影响，同时其能效和数据中心能效有着密切关系，往往IT设备供电的效率和负载率呈现负相关的状态。在IT设备闲置的时候，其功耗能够达到60%左右额定的功耗，后跟随负载率不断进行提升，其功耗水平逐渐发生提高。根据相关统计和研究，其IT设备平均的负载率仅达到20%～30%的范围，为了解决此类问题，就可以借助一些先进IT技术的应用，比如负载节能的分配算法和服务器的虚拟化等技术来实现。

3 结语

综上所述，数据中心直流供电系统和传统供电系统具有着显著的优势，具有着巨大的应用和发展潜力，而为了更好发挥数据中心直流供电系统的作用，还需要采取有效的策略加强对其能效的提升，这不仅是保证其系统性能的要求，同时也是其技术发展中需要重视和突破的关键环节。

参考文献：

[1]周海珠，张成昱.绿色数据中心能效提升建设探讨[J].建设科技，2016（16）：00163.

[2]孟明，卢玉舟，陈世超.绿色数据中心直流供电系统的运行控制[J].电力建设，2016，37（10）：33-40.

[3]谭雄华.数据中心基础设施管理系统在电力行业的应用[J].信息与电脑：理论版，2016（15）：120-122.