全太阳能数据中心整体技术方案与实践

2.3 创新高压直流供配电技术
　由于太阳能作为主供电源，因此数据中心供配电系统采用创新性的高压直流供配电。这种创新性贯穿在整个供配电系统中，从DC 240 V的太阳能光伏发电到DC 240 V的蓄电池储能，再到DC 240 V的服务器电源输入，最后到服务器主板的低压直流，整个供电、配电、变换过程都是直流电，仅一次DC-DC变换，把供配电损耗控制在8%以下，大大提高了能源的利用率。DC 240 V高压直流标准可以兼容目前大部分常规服务器和数据交换机的电源接口。
2.4 UPS嵌入式电源模块
　本文采用UPS嵌入式电源模块，并对其进行了特殊设计：
　（1）异种电源双回路输入。一路来自太阳能高压直流（DC 240 V），一路来自市电高压交流（AC 220 V）。
　（2）小型分布式的UPS。电源模块嵌入镍氢电池或锂电池，既可以实现异种电源双回路的在线切换，又可以充分使用太阳能。
　本方案由于每台微服务器自带了小型UPS，数据中心集中配备的UPS模组可以使用数量较少的蓄电池，减少了一次性的投资；同时还采取提高数据中心的可管理性、稳定性与系统规模及结构等变化时的高度适应性。
3 全太阳能数据中心实践
　采用这4项技术进行创新性组合，与中国联通公司合作，建立了中国第一个以太阳能为主供电源、微服务器集群架构、全高压直流配电、异种电源双回路不间断服务器专用电源模块为整体解决方案的全太阳能数据中心，其节能效果和采用绿色能源比例等指标达到国际领先水平。全太阳能数据中心的整体框架如图2所示。

　在应用方面，则采用混合MIPS和X86两种不同的云计算节点进行应用。而出租经营方面，则有两种方式，可以包年出租微服务器，也可以对资源进行计时出租。
　经过长期的实际运行与测试，对全太阳能数据中心与同等规模的普通数据中心的电能消耗情况进行了对比，其结果如表2所示。

　社会效益方面，全太阳能数据中心在大幅降低耗电量的同时，进而采用清洁的太阳能，大大减少了传统电能的使用，约节省3亿度传统电能，节能减排效果显著，经计算，相当于节约燃煤100万吨/年（按照1吨煤可以发电3 000度）、减少的碳排放为245万吨/年（一吨标准煤会带来2.456 7吨的二氧化碳排放量），这相当于6 700公顷森林一年所吸收的二氧化碳。
　在实际运行的过程，由中国联通数据中心提供的数据，本文对常规服务器机柜出租情况进行了详细的分析。分析情况如下：按照联通公司提供原来服务器机群条件的经营数据，代入新的微服务器集群参数后计算得到 的经营效果数据如表3所示。由表可知，使用微服集群经营的全太阳能数据中心在租金等相同的情况下，数据中心的利润提高了的近4倍。

　对于本文的全太阳能数据中心技术方案，将持续进行优化。例如，对云计算节点的主芯片SoC，将进行多核化改造，寻找最优的性能和功耗匹配点；对于机房中的照明、空调等用电设备，也会进行直流化改造，对全太阳能数据中心的电子、电器设备将全部直流化。
　根据统计表明，全国数据中心在2011年的总耗电量达700 亿千瓦时，占到全社会用电量的1.5%[4]。采用4项技术的全太阳能数据中心一次性建设投资降低了４０%，运行期间节电超过50%，且用电中交流电所占比例在20%以下。如果全国40万个高能耗的数据中心，采用此技术改造成全太阳能驱动的数据中心，可直接拉动中国太阳能光伏产业的国内需求，创新性地解决数据中心高能耗的瓶颈问题。
　全太阳能数据中心可以认为是一个示范性行业，为未来各行业、办公和家居，进行全太阳能化、直流化改革先行先试，由此而引发的新产业革命，对带动世界经济增长、更新技术标准将产生不言而喻的巨大影响。
参考文献
[1] 钟景华.新一代绿色数据中心的规划与设计[M].北京：电子工业出版社，2010：13-14，45-47.
[2] 彭大铭.IDC直流供电讨论[J].通信与信息技术，2008，171（1）：79-81.
[3] 毕慧，李建强，白堃.如何构建现代化的绿色数据中心[N].计算机世界，2010-11-15（27）.
[4] 云计算发展与政策论坛.数据中心能效测评指南[C].2012.