隨著數(shù)據(jù)中心技術(shù)的大規(guī)模建設(shè)，以及更為關(guān)注能源利用效率，數(shù)據(jù)中心供電技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向一定是市電直供技術(shù)，在降低前提投資成本的同時(shí)，還通過(guò)高效率供電減少后期運(yùn)營(yíng)成本。這里所說(shuō)的高效率不僅僅是指電網(wǎng)側(cè)到IT設(shè)備的供電路徑高效率，而是一次能源側(cè)到CPU等的整個(gè)能源路徑上的高效率和綠色環(huán)保，雖然傳統(tǒng)概念的PUE可能升高，但單位總能耗是降低的。未來(lái)的總體發(fā)展趨勢(shì)是高壓/集中式/交流大UPS向低壓/分布式/直流小UPS方向發(fā)展，由機(jī)房外集中式鉛酸電池向IT機(jī)柜內(nèi)分布式?。ㄤ嚕╇姵氐确较虬l(fā)展，從化石能源向綠色能源方向發(fā)展。

數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心供電不間斷的核心在于不間斷電源及其電池技術(shù)，因此電池連接的位置也決定了不同的供電架構(gòu)。目前業(yè)界主流的備用電池電壓從高到低分別有UPS的400多伏，到直流電源的380V、240V、及48V，甚至電池內(nèi)嵌到IT設(shè)備內(nèi)的12V等。下圖是目前業(yè)界在數(shù)據(jù)中心供電方面的主要技術(shù)方案，首先從集中式400多伏鉛酸電池的傳統(tǒng)UPS，其次到服務(wù)器不用定制，240V電池直掛輸出母線(xiàn)的240V高壓直流技術(shù)，接著還有采用定制48V或者380V輸入電源服務(wù)器的48V直流或者380V高壓直流供電技術(shù)，最后再到google等的12V電池直掛服務(wù)器主板輸入方案。電池越靠近末端服務(wù)器主板或者CPU，供電系統(tǒng)越為分散，相應(yīng)的IT系統(tǒng)也更為分布式；電池越靠近末端，供電系統(tǒng)的定制化程度越高，普通用戶(hù)規(guī)模開(kāi)展的難度也越大；電池越靠近末端，對(duì)IT電源及電池的控制管理水平要求也越高。最后，電池越靠近末端，從電網(wǎng)到CPU供電路徑上的轉(zhuǎn)換級(jí)數(shù)也相應(yīng)減少，帶來(lái)更高的轉(zhuǎn)換效率，但可能在低壓側(cè)傳輸損耗又會(huì)增加。因此，對(duì)比集中式和分布式，高壓還是低壓，選擇不同的供電架構(gòu)，會(huì)很大程度上影響供電系統(tǒng)可靠性、供電效率、造價(jià)成本等，還有技術(shù)、生態(tài)的成熟性以及應(yīng)用靈活性等。

此外，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，以及風(fēng)能、太陽(yáng)能、燃料電池等綠色能源在數(shù)據(jù)中心內(nèi)的引入，給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。某種意義上說(shuō)，數(shù)據(jù)中心不間斷供電技術(shù)取決于電池技術(shù)的發(fā)展，電池的革新也會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)的變化，比如從傳統(tǒng)的低密度鉛酸電池到高能量密度鋰電池技術(shù)的發(fā)展，就很可能把備份電池從電池室改放到IT機(jī)柜內(nèi)。同樣的電池技術(shù)的發(fā)展，使得風(fēng)能、太陽(yáng)能等波動(dòng)性綠色能源實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的可能，也將改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心來(lái)自電網(wǎng)的單一供電模式等。更深入的討論這里不再展開(kāi)，本文暫以業(yè)界用到的主流技術(shù)為主，通過(guò)梳理并粗淺分析，拋磚引玉，以便大家可以更為深入的探討未來(lái)綠色數(shù)據(jù)中心供電技術(shù)的發(fā)展方向。

一、380V的高壓直流系統(tǒng)

1.1 傳統(tǒng)的380V直流在數(shù)據(jù)中心行業(yè)暫時(shí)沒(méi)有市場(chǎng)

380V高壓直流技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)展了很多年了，也有很多研究和標(biāo)準(zhǔn)等，雖然較傳統(tǒng)的UPS及48V通信電源系統(tǒng)有很多優(yōu)勢(shì)，但涉及IT設(shè)備電源的定制以及直流供配電等配套的跟進(jìn)，截至目前開(kāi)展的應(yīng)用規(guī)模都很小，基本停留在實(shí)驗(yàn)室試點(diǎn)階段。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的設(shè)備復(fù)雜多樣，從主要的服務(wù)器設(shè)備到相對(duì)少量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及消防、弱電、照明等等，涉及很多行業(yè)及不同供應(yīng)商，如果僅僅為了適應(yīng)380V直流供電，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的全部設(shè)備都要定制，那么帶來(lái)的成本增加及開(kāi)展難度就足以抵消了其節(jié)能利好，不管是在數(shù)據(jù)中心出租方難以推廣，在用戶(hù)側(cè)也無(wú)法接受，因此截至目前業(yè)界開(kāi)展的380V高壓直流項(xiàng)目規(guī)模都很小，示范意義大于實(shí)際節(jié)能收益。

1.2  380V高壓直流在未來(lái)新能源方面存在一定應(yīng)用空間

隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能及燃料電池等綠色能源的發(fā)展，這些分布式供電在未來(lái)有可能會(huì)推進(jìn)380V高壓直流電源技術(shù)的發(fā)展。因?yàn)榇蟛糠值姆植际角鍧嵞茉赐ǔ６际遣▌?dòng)性的，需要先整流穩(wěn)壓并電池儲(chǔ)能后才可以直接用于數(shù)據(jù)中心供電。而傳統(tǒng)的48V電源系統(tǒng)因?yàn)殡妷狠^低，傳輸損耗及線(xiàn)纜投資較大，不適合于較大規(guī)模的分布式能源使用，而相對(duì)而言380V高壓直流系統(tǒng)在這方面有較大優(yōu)勢(shì)。在IT設(shè)備側(cè)，可以由DC/DC變換器直接將380V高壓直流降壓到12V或5V甚至更低電壓，減少了電源內(nèi)部AC/DC整流環(huán)節(jié)，整個(gè)供電路經(jīng)上效率較高，很可能是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。但同樣涉及IT設(shè)備電源的定制，以及依賴(lài)電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，短期內(nèi)仍無(wú)法規(guī)模開(kāi)展。

二、基本不用定制的240V直流

針對(duì)380V高壓直流技術(shù)技術(shù)不夠成熟，且需要定制IT設(shè)備電源等問(wèn)題，目前在國(guó)內(nèi)以騰訊和中國(guó)電信為首的公司，大規(guī)模在用的240V高壓直流技術(shù)很好的解決了380V高壓直流的這些問(wèn)題。源于220V電力操作電源技術(shù)和48V通信電源技術(shù)的240V高壓直流，具有較為成熟的技術(shù)及生態(tài)積累，以及絕大多數(shù)的IT設(shè)備不用任何改造，可直接由240V高壓直流直接供電。此外240V高壓直流技術(shù)有高達(dá)96%的高效率、智能節(jié)能休眠、高可靠性、熱插拔易維護(hù)等特性，這些優(yōu)點(diǎn)大大普及了240V高壓直流技術(shù)在國(guó)內(nèi)的開(kāi)展實(shí)用，截至目前，全國(guó)已經(jīng)有10多萬(wàn)臺(tái)以上IT設(shè)備運(yùn)行在240V高壓直流下。

2.1騰訊創(chuàng)新的AC+240V HVDC 50%+50%供電模式

目前業(yè)界以騰訊為首的互聯(lián)網(wǎng)公司，提出基于240V高壓直流技術(shù)衍生出來(lái)的市電+240V高壓直流供電架構(gòu)，正進(jìn)一步改變傳統(tǒng)UPS等靠硬件多重冗余來(lái)保障可靠性的高投入低能效模式。

對(duì)于目前大多數(shù)的雙電源服務(wù)器，可以采用如上圖所示的采用一路市電直供，另外一路來(lái)自240V高壓直流的供電架構(gòu)。服務(wù)器電源內(nèi)部自動(dòng)均流，市電和240V高壓直流各承擔(dān)一半負(fù)載。由于市電直供支路可以達(dá)到近100%的供電效率，而240V高壓直流系統(tǒng)自帶的節(jié)能休眠控制策略可使其供電效率在全負(fù)載范圍內(nèi)達(dá)到94%-96%，這樣均分負(fù)載情況下的綜合供電效率高達(dá)97%-98%，比傳統(tǒng)的UPS供電架構(gòu)效率高出很多，在保證2N供電可靠基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)市電直供技術(shù)的高效率。當(dāng)然，對(duì)于少量的單電源服務(wù)器，可以直接掛接在240V高壓直流支路上。

2.2未來(lái)AC+240V HVDC 100%+0% 服務(wù)器主從模式

前面市電+240V高壓直流在數(shù)據(jù)中心側(cè)不用任何變化，若能在服務(wù)器的電源上再做些主從設(shè)置，或者目前部分廠(chǎng)家的服務(wù)器具備支持休眠一個(gè)電源的功能，那么這種主從模式下，市電主供、高壓直流系統(tǒng)休眠后備，綜合供電效率更是高達(dá)99%，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的超高效率。

上圖中實(shí)現(xiàn)服務(wù)器電源主從模式供電的方式很多，如下采用騰訊專(zhuān)利的服務(wù)器電源壓差調(diào)節(jié)技術(shù)可以通過(guò)電源硬件上的微調(diào)，即可實(shí)現(xiàn)可靠的主從工作及故障切換等，開(kāi)展起來(lái)非常容易。當(dāng)然也可以通過(guò)更為高級(jí)的軟件控制等策略實(shí)現(xiàn)雙電源工作在主從模式下，這里不再展開(kāi)說(shuō)明。

采用主從模式工作下的服務(wù)器，由于從電源在市電正常的時(shí)候基本不帶載，因此高壓直流系統(tǒng)可以只是個(gè)容量很小的充電器，大大節(jié)省了240V高壓直流電源系統(tǒng)的投資及空間占用，還可以是電源和電池一體柜的簡(jiǎn)單電池柜設(shè)計(jì)。市電正常情況下，市電幾乎承擔(dān)絕全部負(fù)載，同時(shí)對(duì)備用電池充電，實(shí)現(xiàn)99%的供電效率。當(dāng)市電停電的時(shí)，電池瞬間承擔(dān)起全部IT負(fù)載，直至柴油發(fā)電機(jī)起來(lái)帶起整個(gè)數(shù)據(jù)中心負(fù)載，電池逐步退出并重新被充滿(mǎn)，繼續(xù)等待下一次停電發(fā)生。

采用240V高壓直流技術(shù)可以比傳統(tǒng)供電方案實(shí)現(xiàn)高效率，甚至實(shí)現(xiàn)近100%的市電直供，但其雙電源配置（當(dāng)然也可類(lèi)似facebook采用市電+240V高壓直流的單模塊雙輸入電源設(shè)計(jì)來(lái)降低成本）以及高壓電池等仍不是很完美方案，但仍屬于過(guò)渡技術(shù)，將會(huì)被新的更好技術(shù)取代。