研究人员直接使用直流电源在数据中心转换到测试节能

（来自加州电信和信息技术研究所）

圣地亚哥，2010 年 8 月 24 日 -- 来自公共和私营部门的研究人员组成的联合体已开始进行实际实验，以测量大型计算设施在将交流电 (AC) 切断等式后是否能以较低的功率运行。
 

在加州大学圣地亚哥分校，工程师们今天在校园数据中心更换了一套服务器，以连续运行 380V 直流电 (DC) ——作为项目的一部分，该项目允许研究人员通过各种架构和程序效率（包括直流电源的使用）来详细跟踪服务器和数据中心希望实现的能源节约。
 

加州大学圣迭戈分校的实验是国家科学基金会资助的 GreenLight 项目的一部分，该项目已在校园内部署了一个模块化数据中心，该中心配有传感器和其他工具，以测量信息和通信技术的能源效率，并帮助研究人员构建更绿色的 IT 系统和软件。
 

“加州大学圣迭戈分校对节能进行大量投资，”加州电信和信息技术研究所 （Calit2 的首席研究员 Thomas A. DeFanti 说。“在超级计算机和其他高科技设施占能源消耗的比重过高的园区中，服务器直流供电的转换具有巨大的潜力。”
 

据估计，公司每年可通过在其数据中心使用全直流电分配来节省数十亿美元的资本成本和持续的节能。
 

在传统的服务器设施中，交流电以高压提供，并在 UPS 系统中转换为直流电以对电池充电并调节电力。从这里，直流电被转换为交流电，以驱动计算设备的电源运行 CPU、内存、磁盘和通信组件。跳过或合并上述转换步骤可以节省配电链和冷却中的大量电力使用。
 

Lawrence Berkeley National Laboratory 的直流电源研究员 William Tschudi 表示：“每次转换都会失去电力并产生额外的热量，这两者都降低了服务器设施的整体电力和冷却效率，他曾提供技术领导并代表加州能源委员会 (CEC) 公共利益能源研究 (PIER) 项目参与 GreenLight 的直流电源服务器实验。“通过直接向服务器设施提供直流电，许多转换步骤被绕过，产生的热量更少，从而总体提高效率。”
 

2006 年，使用同类最佳设备的临时装置进行了略微修改，以证明需要进一步研究。Direct Power Technologies，Inc. 与 Berkeley Lab 等合作，提供设备和设计协助。加州大学圣迭戈分校项目现已安装第一代 380 VDC 设备，专门制造，使该技术能够发展到新的商业可用性水平。
 

研究人员希望证明，换用全直流配电应增加“每瓦计算工作”——计算环境中能源效率的关键气压计。除了显著节能之外，其他潜在益处还包括提高电源质量、减少冷却需求、提高设备密度、减少热相关故障、提高可靠性（来自更少的部件）和易于使用可再生直流电源。直流电源研究人员还指出，通过不断的协作，该行业有机会使它成为世界范围的标准。
 

GreenLight 的 Sun Modular Datacenter 的七个服务器机架中的两个现已从标准交流电-直流电切换为直流电-直流电电源。五个 Oracle Sun Fire X4270 服务器和五个 Intel 2600 配备了 Delta Electronics，Inc.定制的直流电-直流电电源。Delta 电源和 Emerson 20-kilowatt直流电源整流系统经过独立、非营利性和加州电力研究所 (EPRI) 的 Palo Alto 的广泛测试。整流系统位于机架外壳中，是直流电-直流电设计概念的一部分，提供 400 伏直流电源 (VDC)，而 Delta 电源则以 380 VDC 的速度运行。
 

这是美国首批采用专为此 (380v) 直流电源系统拓扑系统制造的系统组件安装之一。Direct Power Technologies 与 Emerson Network Power 合作，提供整流器系统 380 伏直流额定插头条的 Spectrum Power Management System；以及 Anderson Power Products，提供专为 UCSD 项目系统拓扑结构制造的连接器和电线。
 

此双交流和直流电源型号中的服务器功能独立于最终电源，无论是交流、直流、化石燃料还是可再生能源。每个系统都能通过单独的电源输入在交流电-直流电和直流电-直流电电源模式下运行。通过切换两个断路器，操作员可将操作模式从交流改变为直流。
 

利用可再生能源并产生直流电的分布式能源在全国范围内正在迅速增长。加州大学圣迭戈分校拥有一个雄心勃勃的计划，可部署额外 2 MW 的光伏面板、多兆瓦电能储存系统，以及一个 2.8 MW 的燃料电池，该燃料电池利用了目前当地废水处理厂的喇叭式甲烷气体。
 

加州大学圣迭戈分校战略能源计划主任 Byron Washom 说：“产生直流电的可再生能源系统与大量直流用户的耦合是未来提高能源效率的浪潮” “我们采用 2.8 MW 燃料电池，利用可再生甲烷气体，只会占据网球场土地面积，但其产生的直流电比圣地亚哥超级计算机中心所需的要多。”
 

GreenLight 项目技术总监 Greg Hidley 表示：“直流电项目是向更大的项目迈出的概念验证的第一步，该项目将包括可再生能源，因为可再生能源可在加州大学圣地亚哥分校获得。” “我们至少设想增加现有园区光伏发电量，并期望未来 UCSD 燃料电池发电。”
 

直流电-直流电实验将提供一个全面的仪表环境，以测量在服务器、机架和数据中心级别使用直流电源时可实现的效率，并将这些效率与 GreenLight 现有交流电-直流电仪表机架的能量特性进行比较。据伯克利实验室的 Tschudi 称，数据中心交流系统的整体系统效率较低，而基于直流电的供电架构可通过减少交流电-直流电转换次数来提高系统效率。未来，通过直接为变速风扇、泵和带直流装置的冷却器以及照明系统供电，可进一步提高效率。这些设备如今在直流电上运行，因此向直流电的过渡将相对简单。
 

许多工业合作伙伴合作支持这项实验，这是美国第一个使用专为该 380 VDC 功率拓扑制造的组件的试验之一。
 

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