從交流到直流：800V架構驅動下一代AI數據中心

（來源：電力國際匯epintl）

上周舉辦的英偉達GTC大會上，支撐人工智能運算的全新芯片架構成為焦點。但隨着芯片速度更快、性能更強，數據中心其余基礎設施正加緊追趕。供電領域已作出響應：臺達(Delta)、伊頓(Eaton)、施耐德電氣(Schneider Electric)、維諦(Vertiv)等公司均發佈了面向人工智能時代的全新設計。複雜且低效的交直流轉換環節正逐步被直流架構取代，至少在超大規模數據中心中已是如此。

維諦公司先進技術與全球微電網副總裁克里斯·湯普森(Chris Thompson)指出：「雖然交流配電模式沿用已久，但電力電子技術的進步與人工智能基礎設施需求的激增，正促使行業將目光加速投向直流架構。

交直流轉換之困

目前，幾乎所有的數據中心仍採用基於市電的交流供電設計。電力在抵達計算負載之前，需經歷多次轉換：市電通常以1至35千伏的中壓交流形式進入數據中心，經變壓器降壓為480伏或415伏低壓交流，隨后進入不間斷電源(UPS)轉換為直流以便電池儲能，再逆變為交流，最終在服務器電源內部轉換為54伏左右的低壓直流，為芯片供電。

伊頓公司工程與技術副總裁路易斯·費爾南多·韋特德·巴塞拉爾解釋道：「這種雙轉換模式確保了輸出交流電的純淨與穩定，以適應數據中心服務器的要求。」

這套體系足以滿足傳統數據中心的用電需求。傳統機櫃功耗通常在10千瓦左右，而人工智能機櫃的功耗已逼近1000千瓦。在此規模下，多次交直流轉換導致的能耗損失、電流負荷及銅材消耗變得難以承受。每一次轉換都意味着效率損耗，且隨着功率提升，轉換器體積和銅母排的用量急劇增加。英偉達博客數據顯示，一個1000千瓦機櫃需配備約200公斤銅母排，若擴展到100萬千瓦的數據中心，銅材用量將高達20萬公斤。

高壓直流供電的優勢

若在數據中心入口處直接將13.8千伏交流市電轉換為800伏直流，則可省去絕大多數中間轉換環節。此舉能減少風扇與電源模塊數量，從而提升系統可靠性、降低散熱需求、提高能效，並節約設備佔地空間。

巴塞拉爾強調：「從電網到服務器芯片，每一次電力轉換都會帶來相應的能量損耗。」

將配電電壓從415伏交流提升至800伏直流，可使相同截面的導線傳輸功率提升約85%。更高電壓降低了電流，從而減少了電阻損耗，提升了輸電效率。這意味着可用更細的導線承載相同負荷，使銅材消耗降低45%，能效提升5%，吉瓦級數據中心的總體擁有成本預計可下降30%。

維諦的湯普森進一步説明：「在高壓直流架構下，電網電力經轉換后形成約800伏的直流母線，在園區內進行配電。至機櫃端，再由緊湊型直流-直流轉換器降壓，為GPU和CPU供電。」

據科技諮詢機構Omdia報告，高壓直流數據中心在中國已有實際部署案例。而在美洲，由Meta、微軟與開放計算項目聯合推進的「迪亞布洛山」計劃，也正在開展400伏直流機櫃配電的試驗。

直流供電系統的創新與挑戰

主流設備廠商已提前展開佈局。維諦針對英偉達Vera Rubin Ultra Kyber平臺的800伏直流生態系統，計劃於2026年下半年實現商用。伊頓則憑藉中壓固態變壓器(SST)推動800伏直流系統創新，該設備將成為直流配電的核心。臺達推出了660千瓦列間式800伏直流機櫃，並集成了480千瓦嵌入式備用電池單元。此外，SolarEdge正在研發效率高達99%的固態變壓器，計劃與原生直流UPS及直流配電層配合使用。

然而，行業整體進展仍不均衡。美國國家電氣製造商協會戰略、技術與行業事務高級副總裁帕特里克·休斯指出，當前多數創新集中於400伏直流領域，僅部分企業涉足800伏直流。他認為，行業需要一個完整協同的生態系統，涵蓋電力電子、保護裝置、連接器、傳感設備及安全運維組件，實現協同規模化發展，而非孤立突破。這需要重建專為直流設計的設備製造產能，擴大半導體與原材料供應，並且依賴明確的長期需求承諾，以支撐整個產業鏈的大規模資本投入。

休斯表示：「多數企業仍持觀望態度，僅推出有限或改良型方案，等待更清晰的標準、安全框架與客户需求。供應鏈建設的關鍵在於確立穩定可靠的標準與安全體系，讓供應商能夠安心進行設備設計、認證、生產與安裝。」