我觉得人们做事，从开始到成功，好比要从A点到达B点，如果有若干条路径可选，那末，自然
　　
　　会选择最短路径，而不会去绕远。在实际做事中，却往往没有选择最短路径；其原因是：不能认识到还有更短路径；或认识到了但执行较难。我认为数据中心采用直流供电系统的问题属于第二种情况。因此，数据中心机房供电中用直流UPS系统是必然趋势，这是由数字设备的直流供电需求和交流UPS原理所决定的。其实很多人也有同样想法，并在努力探索。
　　
　　近期的情况表明，一些数据中心的建设方强烈要求采用直流UPS供电系统；似乎美好想法要变成现实了！但是在项目方案设计中，我深感还不是那么简单！
　　
　　我想用某个数据中心项目实例说明当前的问题所在。
　　
　　某项目建筑面积：60万平米，40000个机柜，20KW/机柜，10个机柜/列，特别重要负载总用电量800MW。
　　
　　用电量估算
　　
　　1）交流UPS系统供电方式（交流UPS效率97.6％，输出380V/220V）
　　
　　数据中心总耗电：1111.32MW，电能利用效力（PUE）：1.39，总耗电/建筑使用面积：2.22KW/M2，发电机组容量：1104.89MW。其中
　　
　　UPS系统耗电及与总耗电之比：19.7MW，1.77％；
　　
　　空调系统耗电与总耗电之比：284.91MW，25.64％；
　　
　　机房内照明及与总耗电之比：5.5MW，0.49％；
　　
　　参考北京地区的平时电价（0.821元/度）计，年总电费：79.93亿元。
　　
　　UPS的整机效率对于其耗电也有重大影响，例如：
　　
　　当η＝0.963时，UPS系统耗电30.79MW；
　　
　　当η＝0.976时，UPS系统耗电19.70MW；
　　
　　效率提高后节电30.79－19.70=11.09MW，每年11090×24×365＝97,148,400度电；每年节约电费0.821×97,148,400≈79,758,836元≈0.8亿元！
　　
　　2）直流UPS系统供电方式（直流UPS效率93％，输出48V）
　　
　　数据中心总耗电：1185.43MW，电能利用效力（PUE）：1.48，总耗电/建筑使用面积：2.37KW/M2，发电机组容量：1179MW。其中
　　
　　UPS系统耗电及与总耗电之比：75.28MW，6.35％；
　　
　　空调系统耗电与总耗电之比：303.44MW，25.26％；
　　
　　机房内照明及与总耗电之比：5.5MW，0.46％；
　　
　　参考北京地区的平时电价（0.821元/度）计，年总电费：85.26亿元。
　　
　　以上两种情况的数字对比，由于直流UPS的效率（0.93）低于交流UPS的效率（0.976），使得
　　
　　数据中心总耗电：1185.43MW；1111.32MW
　　
　　电能利用效力（PUE）：1.48；1.39
　　
　　其中
　　
　　UPS系统耗电：75.28MW；19.7MW
　　
　　空调系统耗电：303.44MW；284.91MW
　　
　　发电机组容量：1179MW；1104.89MW
　　
　　年总电费：85.26亿元；79.93亿元；两者相差85.26－79.93=5.33亿元！
　　
　　从以上对比看，交流UPS系统比直流UPS系统更省电且年电费更低。其原因就是目前交流UPS的整机效率（0.976）比直流UPS的整机效率（0.93）高。所以，直流UPS要取代交流UPS的关键是要有高于它的效率；否则没有意义。几家著名品牌的直流UPS整机效率都为0.93。其实直流UPS的整流是交流双变换UPS系统的一部分，应有更高的效率，为何它的效率反而低呢？！这是电源厂家必须要解决的问题。
　　
　　下面分析机房内用户设备（特别重要负载）可能的五种供电方式的总效率，其中的设备参数来源于几家著名厂商的产品资料；假定用户设备内线路板的工作电压是DC12V。

图1是传统的交流UPS供电方式，它的总效率是最高的；如果要传递800MW，供电端应给出800/0.859=931.32MW→年电费66.98亿元。
　　
　　图2是直流（48V）传输/供电方式，如果要传递800MW，供电端应给出800/0.818＝978MW→年电费70.34亿元。
　　
　　图3是直流（110V）传输/供电方式，如果要传递800MW，供电端应给出800/0.818＝978MW→年电费70.34亿元。
　　
　　图4是直流（220V）传输＋低压（12V）直接供电方式，即直给负载设备中的线路板；如果要传递800MW，供电端应给出800/0.818＝978MW→年电费70.34亿元。
　　
　　图5是直流（220V）传输＋低压（48V）供电方式，如果要传递800MW，供电端应给出800/0.769＝1040.31MW→年电费74.82亿元。
　　
　　可见，图1方式是最节省的。如果采用高压直流传输＋低压（48V）的两次变换的方式，总效率是0.93×0.94×0.88＝0.769，最低，因而会更加耗电！所以图5方式不可取。图3、图4方式使得机柜外输电上更节省；但目前还没有发现高压直接变到DC12V且大于3000W的变换器，所以图4也不可取。如果服务器厂家接受，图3方式是最好的，因为它兼顾了供电传输与用电的矛盾且结构简捷；其次是图2方式，目前IBM已有直流48V供电的服务器。
　　
　　DC-UPS输出300V以上，结论也是一样的。
　　
　　如果机柜内负载要求直流供电，以下是不间断电源至机柜的几种直流供电方式的比较。
　　
　　1）交流UPS＋整流模块方式，就是用传统的交流UPS实现不间断供电并以交流高压传输至机柜，在机柜内用低压直流电源向负载供电，见图6。
　　
　　
　　
　　这种方式的问题是功能重叠且开关电源模块容量有限，很难满足机柜整体用电量需求，柜内可能要几个开关电源，太零散，不便管理且开关电源的可靠性相对较差。如果一个柜用一个大容量的直流电源模块，就要占用柜内空间，柜子多了，依然存在电源管理复杂的问题。所以这种方式不可取。
　　
　　2）集中直流电源（48V）方式
　　
　　

                                                                      图7
　　
　　这种方式的问题是直流低压输电线截面太大，不便施工且耗材；20KW×10＝200KW，200KW/48V＝4167A，按电密2.0A/mm2，则所需一根导线截面2084mm2/Ф52mm；一米长导线的体积是20.84×100＝2084CM3，其重量是2084×8.9＝18.55KG，按现时的铜价（65元/公斤）计，则一米长正负极导线的价格是18.55×65×2＝1205.75×2元。
　　
　　3）集中直流电源（110V）方式
　　
　　
　　
　　这种方式虽然比48V方式输电线截面小了不少，但依然很大，不便施工且耗材；20KW×10＝200KW，200KW/110V＝1818A；按电密2.0A/mm2，则所需一根导线截面909mm2/Ф34mm；一米长导线的体积是9.09×100＝909CM3，其重量是909×8.9＝8.09KG，按现时的铜价（65元/公斤）计，则一米长正负极导线的价格是8.09×65×2＝525.86×2元。
　　
　　4）分布直流电源方式
　　
　　
　　
　　这种方式保留了交流高压传输的优势，每列机柜内再以低压（48V）或（110V）直流传输供电。这样，20×10＝200KW，直流电源输入端的有功和视在功率分别是200/0.93＝215.05KW、215.05/0.98＝219.44KVA。折成电流是219.44KVA/380/1.732＝333.42A；按电密2.0A/mm2，则所需导线截面为166.71mm2；如果选用ZRYJV4×185+1×95电缆，则569元/米。
　　
　　可见，分布直流电源方式比集中直流电源方式节材、省钱；这样，对于中大型机房的直流UPS系统供电选此供电方式较好。
　　
　　接下来是每列机柜内的直流供电方式问题，由于相对于交流高压，它所用导线截面很大，电缆就不合适了，可用铜（主）母排方式输电，为了节省铜材，本人设想用如下梯形方式叠成主母线。
　　
　　1）对于直流48V供电，见图10。
　　
　　
　　
　　这种方式采用主母排梯形排列，可节省铜材；例如：铜排100×2，20KW/柜，20000/48≈417A，要用150mm2/Φ13.8mm线；母排总电流，4170A，截面2000mm2线。
　　
　　2）对于直流110V供电，见图11。
　　
　　
　　
　　这种方式主母排截面比上一种的小多了，例如：铜排30×3，20KW/柜，20000/110≈182A，要用91mm2/Φ11mm线；母排总电流1818A，截面909mm2线。
　　
　　接下来，还有从主母排向各机柜内的直流供电方式问题；设想在机柜内后部设置正负两根母排；柜内设若干直流插座（内设保护和监测线路），直流插座从柜内的正负两根母排取电。这样从主母排到柜内正负母排引电有两种方式：软电缆和母排。见图12和图13。
　　
　　
　　
　　用软线连接两母排，这种方式较方便施工；铜排用塑料胶带裹绕，不露铜。
　　
　　
　　
　　机柜内正负母排直接与电源主母排连接，这种方式施工有一定难度；铜排用塑料胶带裹绕，不露铜。
　　
　　综上所述，机房供电采用直流UPS系统的前提是要有比交流UPS更高的效率及确定合适的直流电压！
　　
　　采用直流UPS系统供电方案还需解决直流母线、直流插座等零部件开发问题。
　　
　　高压直流有利于传输电能，但元件耐压要求高；低压直流方便使用，但输电耗材，导线结构复杂。直流电压究竟定在多少伏合适，这需要电源生产厂家、服务器生产厂家、配电柜及元件生产厂家等共同协商确定。从以上分析看，本人认为直流UPS输出电压定在110V左右较为合适，即机柜内负载设备由直流110V供电，此电压对于直流配电设备和元件也易于满足。
　　
　　试想今后计算机设备可制成两种类型：机房用和民用。机房用的以直流方式供电；民用的还是以交流（220V）方式供电。数字线路板的直流电源也要尽量统一成一种直流电压等级。