800V直流供电系统是在数据中心历史供电架构基础上发展起来的,是顺应AI智算、IT机柜高功率密度需要的产物,在当前具有一定的优势。
便于新能源系统并网
800V直流供电系统更方便匹配分布式光伏、储能等新能源系统并网,实现真正意义上的光储柔直系统。未来数据中心可能采用微电网技术,逐步接入分布式光伏、储能等多种能源,通过DC/DC等设备实现新能源的高比例接入,形成“源网荷储”一体化的能源管理系统,支持动态负载调节和削峰填谷。
随着技术的进步和行业发展,预计直流柔性供电系统在未来数据中心供电领域将会占据更重要的位置,成为新型供电系统的重要选择。
对算电协同技术的促进
算电协同技术是指算力(计算资源)与电力系统(发电、输电、配电、储能等)的协同优化技术,通过将计算能力与电力资源深度融合,实现电力系统的智能化运行、算力资源的高效利用以及能源与算力的双向互动。其核心目标是提升电力系统的稳定性、经济性和低碳性,同时降低算力基础设施的能耗与成本,最终实现“算力按需调度、电力灵活响应”的协同生态。
直流柔性供电技术能够深度赋能算电协同发展,一是具备快速功率调节与电压稳定能力,可以平抑新能源的波动性;二是通过减少交直流转换损耗,结合液冷技术,可大大降低数据中心PUE;三是降低“源-算”空间约束,通过提高电压等级,降低输电损耗,增加能源和算力负荷的部署距离;四是支撑高密度算力的电力需求,采用直流柔性供电架构,可减少电源转换层级,提升供电电压,适配AI算力集群的高功耗需求;五是促进可再生能源与储能整合,光伏发电、电池储能等均为直流输出,800V直流母线可无缝对接,减少逆变环节,提升新能源利用率。
800V直流柔性供电系统通过高效、灵活、绿色的特性,为算电协同提供了底层支撑,推动计算与能源系统从“简单耦合”向“深度协同”演进。
基于SST设备的优势
效率高:与传统的UPS供电链路相比,SST系统的传输电压高、链路短、设备节点少,全链路效率可提升3%以上。以一个2.5MW的系统为例,若负载率为90%,则每年可以节省59.13万度电。计算过程如下:
2500kW×90%×3%×24h×365=591300kWh
体积小:根据测算,从中压变压器到列头柜,SST系统的占地面积不到传统UPS供电链路占地面积的50%,可以大幅降低数据中心的灰白区比值,提升机房的得柜率。
减少用铜量:SST系统的一个主要特征就是硅进铜退,采用半导体器件进行调压和整流,替代传统的铜制变压器。据查阅,一台2500kVA容量的10/0.4kV三相交流变压器大概用铜1400kg,而相同容量的SST设备则无需使用。市场上铜的价格一直居高不下,而半导体原材料在自然界中的含量非常高,随着技术的进步和市场用量的增加,半导体器件的价格一定会越来越低。
另外,DC800V与AC220V相比,传输同等功率的电力所需要的线缆或铜排截面积也不一样。
以2.5MW的系统为例,在不考虑压降、温度等条件影响下,若以DC800V电压传输计算:
I直=2500000W÷800V=3125A
需要选择100×16mm2规格的铜排正负各1根。
同样条件下,若以AC380/220V电压传输,设负载功率因数为1,则每相电流:
I交=2500000W÷(380÷1.732)V=3798A
每相需要选择120×10mm2规格的铜排2根双拼,三相四线共4组。
(100×16×2)÷(120×10×2×4)=0.33
二者相比,2.5MW的功率以DC800V电压传输所需的用铜量是以AC380/220V电压传输所需用铜量的三分之一。
容易融合新能源并网:SST以DC800V输出,该电压可以很好地与分布式光伏、储能等源网荷储设备进行直流侧并网,与交流并网相比,SST系统减少了很多转换或调整环节,更加的简单和可靠,也降低了成本。
工期短:SST系统是一个将方案产品化和预制化的典范,从10kV交流输入到800V直流输出完全浓缩到一套设备内,与传统的UPS或HVDC系统相比,它的集成度更高,与10kV交流输入的直流不间断电源系统相比,它的重量更轻、体积更小,所以整个的搬运和施工都非常方便,传统的UPS系统需要几十天完成的工程量换成SST几天就能完成。
来源:《数据中心800V直流供电技术白皮书》(1.0)
《数据中心800V直流供电技术白皮书》(1.0)于8月15日在第14届中国数据中心设计高峰论坛重磅发布。该白皮书梳理了数据中心供电技术从传统交流UPS、高压直流HVDC到当前800V直流供电的发展历程和技术演进脉络。
为更好的对直流供电系统从理论到实践的各个环节,进一步促进数据中心直流供电技术的创新与应用。现正式启动《数据中心800V直流供电技术白皮书》(2.0)的编制工作,我们期待广大读者持续关注白皮书的编制进展。同时,也呼吁行业各方积极参与到《数据中心800V直流供电技术白皮书》(2.0)的编写中,共同助力数据中心直流供电技术的进步与发展。
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