吉瓦级数据中心DC 800V供配电研究报告

社 区 研 究 报 告吉瓦级数据中心 DC 800V 供配电研究报告编委会作者：赵峥，北京抖音信息服务有限公司周海涛、曾宪龙、张佳斌，腾讯云计算(北京)有限责任公司吴双鹤、李莺，北京百度网讯科技有限公司高磊、关瑞，北京快手科技有限公司张鹏飞、田文耀、李升，京东云计算有限公司李玉昇、张瑜、刘继亮，中移动信息技术有限公司王志强、刘金一，中国电子工程设计院股份有限公司周德文、李小兵，华为技术有限公司王海成、马莉莎，施耐德电气（中国）有限公司胡兴赞、金玉龙，远景能源有限公司张彦和，中达电通股份有限公司韩龙飞、王智勇、张俊文，深圳麦格米特电气股份有限公司闫昆、杜华锐，北京世纪互联宽带数据中心有限公司刘涛、张超，万国数据服务有限公司王元月、刘葵，北京中科合盈数据科技有限公司唐虎、高远，普洛斯普瑞数据科技（上海）有限公司伏友文、王坤、胡豆豆、张之瀚、王健涛，杭州士兰微电子股份有限公司邓昊昆、秦晟煜、刘石磊，惠州亿纬锂能股份有限公司王安林、赵呈涛、王龙华、姚洪齐，维谛技术有限公司目录一、供电链路演进 ..........................................................4二、800V DC 电源方式对比 ................................................. 42.1 背景简述 .......................................................... 42.2 HVDC 简述 ........................................................ 52.3 DC UPS 简述 ...................................................... 72.4 SST 简述 .......................................................... 72.5 Sidecar 方案简述 ................................................... 92.6 对比结论 ......................................................... 10三、800V 机房楼设计架构 ................................................. 153.1 背景与现状 ....................................................... 153.2 800V 直流机房架构重构核心价值 .................................... 163.3 800V 直流供电机房楼设计原则 ...................................... 163.4 机房楼供电架构设计 ............................................... 173.5 结论与展望 ....................................................... 27四、园区级备电与储能 .....................................................284.1 AIDC 园区级供电系统重构的必要性 .................................. 284.2 园区级备电与储能配置方案探讨 ..................................... 344.3 新型 AIDC 供电系统关键装备 ........................................384.4 新型 AIDC 供电系统控制方案 ........................................394.5 新型 AIDC 供电系统工作内容 ........................................404.6 园区级储能应用的挑战 ............................................. 41五、直流系统配电与保护 ...................................................435.1 直流系统配电 ..................................................... 435.2 直流系统保护 ..................................................... 43一、供电链路演进随着生成式 AI 与大模型技术的飞速发展，全球算力需求呈现前所未有的指数级增长态势。从 GPT、Gemini 到各类行业大模型的不断迭代，对算力硬件的性能和密度提出了极致追求。这直接驱动了 AI 服务器单机柜功率的急剧攀升，在短短数年内，已从传统的数十千瓦级别跃升至 100kW 以上，并正朝着200kW、500kW 乃至兆瓦（MW）级的更高目标快速演进。支撑这一变革的底层供电架构却面临着严峻挑战。延续数十年的传统交流入柜+54V 直流供电架构，在面对超高功率密度时已触及物理极限，其固有的设计约束成为制约 AI 算力进一步发展的核心瓶颈。而 800VDC 架构通过将电压提升一个数量级，将电流降至原来的 1/15 以下，从根本上解决了低压大电流带来的损耗、温升和布线难题。这使得兆瓦级机柜成为可能。二、800V DC 电源方式对比2.1 背景简述随着 AI 技术的飞速发展，算力做为 AI 的支撑，也迎来了爆发式增长。算力的尽头是电力，AI 电力的需求也呈指数级增长。GPU 与超节点的发展让单机柜功率从 30 多千瓦一路飙升至 130 多千瓦，以及规划中的 600 多千瓦，未来甚至会突破一兆瓦，机柜功率密度提升到传统 IT 机柜的 60 倍。除了如此高的功率密度，更棘手的是其功率负载的波动性：负载可能突然加到额定功率的1.9 倍，1.6 倍等然后又瞬间卸到零, 这种波动是一直持续，每秒数次。电力需求大，单机柜功率密度高，负载的频繁波动性，成为未来 AIDC 的 3 大特点。这让传统供电方案难以有效应对。传统数据中心供电采用 AC UPS，即采用 AC 转直流，电池接入直流母线中，再从直流逆变到 AC 的多级变换架构，全链路效率 96%（含工频变），此方案在通用机房中无任何问题，但在应对 AIDC 的 3 大特点时，其输出电压偏低（铜排更大），其波动功率的补偿复杂，且占用空间大，成本也较高。而采用直流供电，电池（或储能电容）可直接通过 DCDC 并联在直流输出，可较容易解决负载波动和备电问题，通过提高 DC 的母线电压，可以减少铜排的使用。另外，直流母线还可以为光伏，储能等绿电提供天然的接入接口，能更好适配数据中心绿色化趋势，直流化是一个需要考虑的趋势。直流供电最早应用在通讯供电系统中，48Vdc 给通讯设备供电。在数