在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)下,數(shù)據(jù)中心作為算力的核心載體,正面臨前所未有的功率密度挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)不間斷電源(UPS)因效率瓶頸、散熱難題和空間占用問題,逐漸成為制約超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心擴張的掣肘。在此背景下,以高壓直流(HVDC)供電技術(shù),尤其是800V架構(gòu)為代表的新一代供電方案,憑借其能效與成本優(yōu)勢,正從技術(shù)儲備階段邁向大規(guī)模應(yīng)用。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)采用交流UPS架構(gòu),電能需經(jīng)過變電所變壓器、配電柜、UPS、列頭柜等多級轉(zhuǎn)換,最終為IT設(shè)備供電。這一過程中,UPS需通過整流和逆變兩次電能轉(zhuǎn)換,不僅增加了系統(tǒng)復(fù)雜度,還導(dǎo)致約5%-8%的電能損耗。相比之下,HVDC系統(tǒng)直接將交流電整流為直流電,省去了逆變環(huán)節(jié),結(jié)構(gòu)更簡潔,可靠性顯著提升。以100kW供電場景為例,HVDC方案可節(jié)省28%的占地面積,建設(shè)成本降低49%,運營成本減少14%,綜合效益突出。
隨著AI服務(wù)器功率密度持續(xù)攀升,供電系統(tǒng)升級需求愈發(fā)迫切。以英偉達B200芯片為例,其功耗從A100的400W躍升至1000W以上,推動數(shù)據(jù)中心供電電壓向更高等級演進。當(dāng)前,240V和336V是HVDC主流電壓等級,其中240V因兼容現(xiàn)有220V交流設(shè)備而占據(jù)主導(dǎo)地位。然而,面對單IT機架功率需求突破1MW的趨勢,800V HVDC技術(shù)憑借三大核心優(yōu)勢成為焦點:其一,銅母線用量減少45%,釋放機架空間以容納更多GPU;其二,電源單元(PSU)數(shù)量降低,冷卻成本下降30%,維護成本減少70%;其三,故障檢測與維護流程簡化,系統(tǒng)可用性顯著提升。
2024年5月,英偉達聯(lián)合維諦技術(shù)、英飛凌等廠商成立供應(yīng)商聯(lián)盟,明確2027年實現(xiàn)800V HVDC規(guī)模化應(yīng)用的目標(biāo)。這一技術(shù)路線在海外市場的推廣節(jié)奏更快,由于歐美電網(wǎng)穩(wěn)定性較差、停電頻率較高,數(shù)據(jù)中心運營商對高可靠性供電方案的需求更為迫切。例如,臺達電子在2024年11月美國圣何塞OCP全球峰會上推出的800V直流供能體系,通過集成碳化硅(SiC)MOSFET器件,將10-35kV中壓交流電直接轉(zhuǎn)換為800V直流,轉(zhuǎn)換鏈路從6級壓縮至2級,端到端能效從89.1%提升至92.1%,轉(zhuǎn)換效率高達98%。
800V HVDC的普及離不開固態(tài)變壓器(SST)的技術(shù)突破。傳統(tǒng)變壓器難以承受高輸入電壓,而基于寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的SST通過電力電子轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)了AC/DC的高效變換。布局這一領(lǐng)域的國內(nèi)廠商可分為三類:一是傳統(tǒng)電力設(shè)備企業(yè),如中國西電,其下屬西安電力電子為“東數(shù)西算”項目提供的2.4MW固態(tài)變壓器已穩(wěn)定運行,800V DC架構(gòu)產(chǎn)品即將量產(chǎn);二是AI服務(wù)器電源企業(yè),憑借數(shù)據(jù)中心項目經(jīng)驗快速切入;三是光儲充企業(yè),依托電力電子技術(shù)遷移能力拓展應(yīng)用場景。例如,特變電工作為輸變電行業(yè)龍頭,已啟動SST研發(fā),未來有望隨應(yīng)用場景擴展加速產(chǎn)品市場化。
供電系統(tǒng)的變革正引發(fā)全產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)動效應(yīng)。在暖通領(lǐng)域,800V HVDC的推廣催生了直流制冷設(shè)備、直流輸入間接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)等新需求。當(dāng)前,適用于直流供電環(huán)境的暖通產(chǎn)品制造商較少,市場存在顯著空白。隨著高壓直流技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的規(guī)模化應(yīng)用,直流暖通設(shè)備將成為剛需,推動行業(yè)向高效化、電氣化方向轉(zhuǎn)型。從供電到制冷,數(shù)據(jù)中心能源鏈條的深度變革,為中國企業(yè)提供了在SST、直流暖通等新興賽道實現(xiàn)技術(shù)突圍的機遇。









