在數據中心設計方面，配電架構可以說是需要考慮的最重要方面之一。數據中心所有者和運營商抓住一切機會提高能源效率并降低運營成本。關于哪種配電架構，即交流電 (AC) 或直流電 (DC)，對于數據中心來說效率最高一直存在爭議。本文將向您介紹這兩種數據中心電源系統的基礎知識以及它們之間的比較。

什么是交流電源？

交流 (AC) 電源是來自發電廠的標準電力格式。電流的方向以每秒 60 次（在美國）或每秒 50 次（在歐洲）的速度反轉或周期性交替。在交流電源數據中心，電力以 600V AC 或 480V AC 的形式分配給設施。然后，該電源通過變壓器降壓為 208V AC 或 120V AC，以分配給機架供服務器和其他 IT 設備使用。

不間斷電源(UPS) 和儲能系統（例如電池）用作電力中斷和干擾的備用電源。輸入的交流電必須轉換為直流電才能存儲。當發生電源中斷時，備用電源將存儲的直流電源轉換為交流電源。電力進一步傳輸到 PDU，然后傳輸到放置在機架中的服務器和 IT 設備。

什么是直流電源？

直流 (DC) 電源是一種電力形式，來自電池和太陽能電池和電池等來源。正極端子和負極端子始終分別為正極和負極。所以電流是線性的，是直接的，總是同向流動，不會在正負端之間來回震蕩。

直流電源數據中心從電網獲取中壓交流電源。然后使用整流器將其轉換為直流電。來自這些整流器的直流電源進入電池配電斷路器托架 (BDCBB)，該托架將電力直接或通過保險絲警報面板傳輸到放置在機架中的服務器。在電源中斷或干擾期間，充電電池用于電源備份。但與交流電源不同，在這種情況下不需要轉換。

交流與直流電源

主要區別

如前所述，交流電源和直流電源之間的主要區別在于電子流動的方向。這種區別導致了這兩個配電系統之間的所有其他差異。在交流電源中，電流周期性地改變方向，電壓很容易發生變換。與 DC 電源相比，這使得它可以輕松地傳輸幾英里的更長距離。

然而，每次交流到直流的轉換都會導致功率損耗和發熱。電源進行的轉換越少，損耗越低，產生的熱量也越少。更高的效率可以降低資本和 O&M 方面的成本。從這個意義上說，直流電源數據中心往往更節能，因為交流電源數據中心涉及更多的交流到直流轉換。

優點缺點

在得出哪種配電系統更好的結論之前，我們必須先檢查兩者的優缺點。

交流電源的優點

• 標準化電源：交流電源是初級電壓電源的標準化電源。它是將電力輸送到住宅、企業和數據中心的形式。今天，我們的電力仍然主要由交流電供電。
• 遠距離電力損失更少：當遠距離傳輸電力時，例如從發電廠到市區，使用 600,000 V（伏特）的非常高的電壓來提高傳輸效率。這是因為在高壓下傳輸電力時，功率損耗要低得多。
• 易于變換：與直流電相比，交流電可以很容易地通過變壓器進行變換，更適合作為基礎設施供電。
• 易于關閉：交流電源在供電時很容易關閉，因為電壓下降到零的時間是周期性的。

交流電源的缺點

• 需要比目標電壓更高的電壓：AC 需要比目標電壓更高的電壓才能獲得所需的熱量，因為電壓值總是在變化，有時電壓會變為零。
• 受線圈和電容的影響：線圈和電容產生電壓，使電流沿與電流方向相反的方向流動，使電路中的電流超前或滯后。
• 多次轉換：交流電必須轉換為直流電進行存儲，存儲的直流電必須再次轉換回交流電。這涉及數據中心的多次轉換，這可能轉化為更低的效率和更高的成本。

直流電源的優缺點

有關直流電源的更多詳細信息，請參閱直流 (DC) 電源：它是數據中心的新常態嗎？直流電源具有巨大的潛力。好處包括可觀的能源節省，以及運營和基礎設施成本、物理空間以及安裝和維護所需時間的顯著節省。

與交流電源相比，直流配電系統不那么復雜，使用的組件少得多，占用的空間也少。另外，直流電源的質量優于交流電源。最后，整合太陽能、燃料電池或風力渦輪機等可再生能源要容易得多。然而，直流電源系統仍未就電壓和電連接器的標準達成一致。市場上也有少數基礎設施運行在直流電源上，例如直流空調和消防系統。

直流電源未來趨勢

從上面的討論中不難看出，大量未使用的電力在交流電源數據中心中消失了。他們迷失在繁瑣而持續的轉換和轉換過程中。為了應對嚴重的電力損失，一些人提出了一些想法，例如安裝一個允許使用交流電源的電源，但也允許連接一個電池，在交流電源出現故障時作為 UPS 系統工作。但它只適用于較小的站點，并且不能有效地擴展到具有高客戶密度的較大站點。

這可能就是為什么業界對在數據中心內轉向直流配電的概念越來越感興趣，以及直流電源提供的所有好處。然而，將流行的交流電源切換為直流電源（這將有效消除很大一部分功率損耗）將需要進行大規模轉變。在不久的將來，數據中心可能無法將現有的交流系統切換為全直流電源系統和電池，并在所有站點使用直流供電設備。

盡管當今全球直流數據中心的安裝基數僅占該行業的一小部分，但直流電源的案例仍然引人注目。如果更多的數據中心所有者和運營商對直流進行大量投資，將有助于推動直流標準和直流服務器、網絡交換機等直流設備的發展，使直流配電系統更上一層樓。