HVDC成数据中心供电的未来

    HVDC是high-voltage direct current的简称，中文名叫高压直流供电。这是ABB在50多年前就已经开发出来的一项技术，目的是提高远距离输电的效率。我们都知道发电厂产生的电都是交流电，大多数输电线路，都是通过交流电传输，而交流电是靠振荡产生的，直流电就需要震荡，因此直流输电的电能损失较少。所以现在的远距离输电都是将交流电在换流站转换为直流电，然后通过架空线缆传输到接收点，在接收点通过换流站再转换为交流电，接入交流电网。HVDC不仅输电损耗小，需要传输的线缆也更少，因而使用成本更低。现在数据中心里普遍采用的仍是UPS供电，但如果使用HVDC方式供电，则可以比UPS更省电，并且使用成本只有UPS的70%，HVDC的直流供电还比交流电稳定，并便于维护。HVDC有这么多优点，怎么现在还没有得到普及的应用呢？其实，供电技术是一个庞大的系统工程，涉及到数据中心所有运行设备、技术标准、产业链保障方方面面。很多数据中心设备还没有针对HVDC的电源技术标准，只有工信部有个通信标准类技术报告《通信用240V直流供电系统技术要求》，对HVDC技术进行引导，缺乏大规模商用实践的支撑。还有HVDC涉及的元器件，技术成熟度还不高，尤其是HVDC所必需的熔断器和断路器，这些一系列原因让数据中心准备部署HVDC时有很多顾虑，所以HVDC这些年一直发展缓慢。随着数据中心行业的蓬勃发展，数据中心能耗问题饱受诟病，而HVDC恰好能够部分地缓解数据中心的能耗问题，因此又引起了人们的关注。甚至一些新建的数据中心明确要求部署HVDC，这就需要数据中心采购的设备都要支持HVDC，从而推动了整个HVDC技术产业链的快速完善，已经开始出现了不少的HVDC的商业实验局点。

    HVDC根据电压的高低目前分为几档：240V、270V、336V。电压数值越高实现的难度越大，技术越不完善。最接近商用的就是240V的HVDC，而336V更多的是代表着未来。当然我们都知道电压越高效率越高，越节省使用成本。除了还电压分类，还有一种新型的HVDC叫VSC HVDC，叫柔性直流供电。VSC HVDC克服了HVDC需要补偿的问题，HVDC换流站造价昂贵的问题以及不能向无源网络设备供电的问题，是未来HVDC的技术发展方向。不过VSC HVDC还只是处于实验室研究阶段，在此就不多提了。在运营商领域，中国电信比较保守主推240V，并已经进行了几次HVDC的集采，并做了小批量的试点。由于很多数据中心设备厂商对于支持HVDC并不是必选，因此这些设备在HVDC的供电下工作稳定性如何，设备寿命会不会缩短都还不好说。中国移动则要推广336V，由于技术较新很多设备还无法支持。我们看中国移动设计院针对现有数据中心设备最新的调查，如表1：

    从表1不难看出，现有数据中心所有设备基本都不支持336V HVDC，通过更换电源，绝大多数设备可以支持336V HVDC，但也有一些直流供电的路由器即使更换电源也无法支持，那只能更换设备。中国移动的数据中心在全国的数据中心里技术是比较先进的，但现实情况也只是这样，其它的数据中心就更不用提了。就算通过更换电源的方式这些设备可以支持，但是这些设备是否真正做过336V的各种模拟实验，都不确定。可见，HVDC要想在数据中心里得到普及，尤其是336V的HVDC，还有很长的路要走。

    不管怎样，HVDC已经成为了数据中心发展的必然趋势，尤其是240V的HVDC，已经得到了一些规模商用。虽然很多设备的电源系统并没有明确支持240V HVDC，但实际测试还是可以正常工作的。很多电源系统天然就可以支持240V HVDC，并不需要做电源更换，据了解几乎所有的服务器都支持，除了磁阵服务器，EPON设备都支持，交换机都支持，光猫都支持，防火墙支持率可达98%。其实这些设备的电源在设计之初并没有考虑HVDC，虽然说支持，但是支持的效果很有限，只能做到功能上的基本支持而已。相信未来一定有越来越多的数据中心要求设备要完全兼容HVDC，这样可以让数据中心在供电上交流和高压直流之间做切换或备份。将来HVDC之中的336V HVDC以及VSC HVDC一定也会渐渐走进数据中心，得到普及和应用。<