2026AI 数据中⼼电源HVDC和 UPS选择

TOC\o"1-1"\h\z\u 图3：交流UPS供电架 图4：UPS2N架 图6：240VHVDC2N架 图12：英伟达高端AI芯片功率趋 图13：UPS系统和HVDC系统结构图对 图14：国内HVDC系统每年新增应用数 图16：全球数据中心UPS市场规 图17：中国UPS市场规 图18：2023年中国UPS市场份额（按销售额 表2：HVDC与交流UPS特点比 表3：HVDC与交流UPS占地面积和成本比 表4：服务器电源企业AC-DC产品直流输入兼容情 数据中心供配电各子系统各司其职。高压变配电系统将市电通过变压器转换为V，供后级低压设备用电；柴油发电机系统主要作为后备电源，一旦市电失是将前级电能分配给US、空调、照明等各类型用电设备；不间断电源系统用于为T负载提供纯净、可靠的用电保护；列头柜/小母线系统将US的输出电能分配给TDU来实现机架内T设备的电能分配。柴油发电机：作为数据中心的后备应急高压变配电系统：自动转换开关ATS：将负载电路从一个不间断电源US：高压直流HVDC：相较UPS取消了DC-AC服务器电源：将市电转换为IT系统主板电池备份单元BB：超级电容：资料来源：DataCenterA32N、DR、RR1）2N2250%的电能；100%的电能。DR（分布冗余）系统：由N（N≥3）个配置相同的供配电单元组成，N个N组，每个供配电单元为本组负载和相邻负载供2：数据中心2N、DR、RR 2N系统供配电架 DR系统供配电架 RR系统供配电架2HVDCHVDC供电系统是什么？UPSHVDC是当前数据中心主要的两种供电方案。数据中心的供电方案中压直供集成式供电架构（巴拿马电源）和电能路由器架构，其中交流UPS和HVDCIT1.2UPSSTS切换开关组成。在系统正常工作时，交流电经过AC/DC整流环节转换成直流电，再经过DC/AC逆变环节转换成需要的交流电，为负载设备提供电能，同时直流电为蓄电池组充电；当市电异常或中断时，蓄电池组立即向逆变器放电，经过DC/ACUPSSTSUPS2NUPSLBSSTS3UPS4：UPS2NVDC（高压直流）供电架构：由交流配电模块、整流器、直流配电模块、C/DC整流后转换成直流电，直接给负载设备提供电能，并对蓄电池组进行充电；当市电运行故障时，蓄电池组立即给负载设备连续不间断地供电。相较于交流US，VDC240V2N240V240V图5：HVDC6：240VHVDC2N240V336V巴拿马供电技术本质上属于一类高压直流供电形式，其与VDC的主要区别在于，①把常规型号变压器更换为新型移相变压器；②把C/DC转换环节变更为调压整流环节。巴拿马电源供电方案通过省略中间环节来进一步提升系统效率，相比传统数据中心的供电方案，其占地面积减少50，设备和工程施工量可节省%，架构简洁、可靠性高；且蓄电池单独安装，系统容量可以根据需求进行灵活配置。里巴巴推出“数据中心巴拿马电源”，其功率模块效率达98.5%。由于巴拿马资料来源：ODCC

UPS输出的电能品质高。UPSUPS无转换时间。UPS因此，不论是市电供电还是市电中断由蓄电池供电，UPSITS供SUPS节能。UPS可靠性高。巴拿马电源在交流UPSCostofOwnership，总体拥有成本）；对于小型数据中心HVDC随着AIHVDCUPS。HVDCUPS，具有结构相对简单且可靠性高、占地面积小、投资成本低、运营成本低等优势。HVDC有望逐步替代传统的UPS供电系统，成为数据AIHVDC2：HVDCUPS资料来源：薛彪《HVDC和交流UPSHVDCAIA100400WB2001000W及以上，服务器功率密度得到HVDC240V336V240V部分240VHVDC220VIT设备，为其提供不间断供电。未来随着HVDC供电系统向更高电压等级发展，AI数据中心将能够实现更高的功率密度。 Full 资料来源：Nvidia，DataCrunch，CUDOHVDC相较于交流UPSUPSAC/DCDC/AC转换成需要的交流电；而HVDC供电系统省去了逆变环节，交流市电只需经过AC/DC整流成直流电，直接为负载设备提供电能，更少的电能变换次数有利于UPSUPSHVDC13：UPSHVDC交流UPSHVDC资料来源：薛彪《HVDC和交流UPSHVDC系统在占地面积、建设成本、运营成本上均优于交流UPS100kW120kVA（1+1）冗余交流UPS供电系统和一套100KW高压直流供电系统的效益，可以测算得到：在100kW供电系统中，HVDC比交流UPS节约面积28.4449.09%、节约运营成本13.95%。HVDC系统在占地面积、建设成本、运营成本UPS。3：HVDCUPS120kVA（1+1）冗余UPS供电系统100kWHVDCHVDC-126.25--资料来源：薛彪《HVDC和交流UPSUPSHVDCHVDCAI3HVDCHVDC2007240VHVDC为止已经出台了多项行业标准及国家标准。最初HVDC在传统通信运营商（中常采用-48V直流供电，运营商也因此对直流电系统相对熟悉，因此HVDC技术得到了较为快速的应用。后期随着通信运营商成功应用HVDC并取得效率提升的经验，以BAT（百度、阿里巴巴、腾讯）为主的互联网运营商在大规模建设HVDCAI400VHVDC供电方案。VertivNetSure400VHVDC96.5%及14HVDC15：Vertiv400VHVDC 2008- 资料来源：杨世忠《HVDCHVDCUPSAC-DC从现有的头部服务器电源企业的AC-DC电源产品来看，大部分都支持240V直流输入，因此HVDC240VHVDC的应用对AC-DC服务器电源的应用规模影响微乎其微。展望未来，随着HVDC（300V）AC-DCAC-DCDC-DC4AC-DCCRPSGen3DPS-2200AB-80+240V麦格米特MEG-180-300V欧陆通R2A-DV1600-140-380V华为PAC2000S12-180-300V数据中心UPS市场规模稳步提升，HVDC仍有较大成长空间。根据GlobalGrowthInsights，2023UPS45.25预计2024203248.5385.0224-32CAGR7.26%。根据赛迪顾问，2023UPS97.76.72026127.323-26CAGR9.22AI10%2021-202333%，呈现快速发展的趋势。图16：全球数据中心UPS市场规 图17：中国UPS市场规 资料来源：GlobalGrowthInsights；单位：亿美