算电协同如何落地？这套 800V 池化供电方案值得细看

随着人工智能技术的快速发展，数据中心正从以通用计算为主向以智能计算为主演进。GPU（graphics processing unit，图形处理单元）服务器规模化部署使单机柜功率从数千瓦，跃升至数十甚至数百千瓦，传统供配电系统在效率、铜材消耗、占地及电压质量等方面的瓶颈日益凸显，难以支撑AIDC（artificial intelligence data center，人工智能数据中心）发展，而提升供电电压等级是破解上述困局的关键。

800 V直流供电通过精简交直流变换环节降低全链路损耗，同时以更高电压降低传输电流，可大幅减少铜材用量，在经济性与适配性方面优势明显。更为关键的是，智能算力负载功率波动大、不确定性高，与供配电侧以静态容量配置为主的传统模式适配困难，造成“算”与“电”难以协同。算电协同要求供电系统能够感知算力需求、动态匹配功率，而这一模式落地的前提是供电架构具备足够弹性和池化调度能力。为此，本文多维度对比800 V高压直流与传统供配电方案，系统论证AIDC规模化部署800 V供电架构的必要性；提出多台设备并联的池化供电方案，以池化共享实现供电能力随算力负载动态调节，为算电协同提供底层支撑，在有效适配末端负载不确定性的同时，大幅降低后续供电系统迭代改造的成本。

数据中心配电方案对比

PART.01

传统配电方案

数据中心传统供配电系统主要由中低压配电、电压变换、不间断电源及末端配电设备组成。其中不间断电源分为交流UPS（uninterruptible power system，不间断电源设备）与HVDC（high voltage direct current，高压直流）两类。数据中心传统交流UPS供配电方案如图1所示，该方案技术成熟、应用广泛，但从中压10 kV到末端220 V需要经过多级电压变换，UPS内部还需要进行“AC—DC—AC”转换，整体效率偏低；且设备体积大、维护复杂，易产生谐波污染。

图1 数据中心传统交流UPS供配电方案

240 V HVDC方案如图2所示，该方案减少了逆变环节，电池直挂母线，可靠性有所提升。无论UPS还是HVDC，240 V电压等级均会导致传输电流过大，造成线缆成本高、压降严重、末端电能质量差等问题。大电流传输的损耗与成本约束，是传统方案难以突破的瓶颈。

图2 数据中心传统HVDC供配电方案

PART.02

800 V供电架构解析

传统低压配电方案在传输效率、线损和空间占用方面已逼近物理极限，为应对AI大模型训练带来的超高功率密度机柜挑战，英伟达等头部厂商率先提出800 V直流配电架构，将母线电压提升至800 V，传输电流降至原来的30%，从而大幅压减铜材用量、降低线路损耗，并释放宝贵的机房空间。这不是简单的电压升级，而是从“被动适配”到“主动定义”的技术范式革新，唯有如此才能支撑单柜功率向兆瓦级演进。目前，Meta、谷歌、亚马逊等海外科技巨头已协同设备供应商展开联合研发，预计2027年启动商用部署；国内美团、快手等头部互联网企业也积极开展试点验证。当前，该方案主要有以下几种实现路径。

方案一：常规变压器+整流器

中压10 kV经工频变压器降至380 V交流，再经整流器升压至800 V直流。该方案本质为240 V HVDC的电压提升版，仍保留工频变压器，不仅占地面积大，而且经多级变换效率提升有限。方案的优势在于贴合传统架构，适用于存量机房改造，不必大幅调整原配电链路即可实现电压升级。

方案二：移相变压器+整流器

该方案将中压配电、变压器、整流及输出配电集成为一体化设备，以移相变压器替代工频变压器，将10 kV降至380 V后，再整流至800 V直流。因移相变压器本身具备隔离和谐波抑制功能，相较工频方案可省去功率因数校正电路，大幅简化系统结构，因此体积更小、效率更高。

方案三：固态变压器供电

该方案采用基于SiC（silicon carbide，碳化硅）器件的固态变压器，直接将10 kV交流转换为800 V直流，减少中间变换环节，是当前公认的主流方案。方案虽具备效率高、占地小、铜耗低、支持电池直挂等优势，但SiC器件成本较高，且高电压带来的绝缘、安全及标准化挑战尚需积极应对。

PART.03

800 V供电方案对于AIDC的优势

在数据中心应用中，800 V直流配电方案相较于传统240 V方案具有显著的综合优势。首先，在传输效率与成本层面，800 V方案可使传输电流降低至240 V方案的30%，从而将线路的铜材用量减少约三分之一，大幅降低铜材采购成本，同时有效缩减桥架空间占用和现场施工工程量。其次，该方案具备极高的扩展灵活性，800 V直流母线容量可扩展至数百兆瓦，后期扩容时仅需并联新增模块而不必改造主干线路，且支持分期建设与按需投资，显著缓解初期资金压力。最后，其设备占地面积较传统UPS系统减少30%~40%，且线缆外径减小释放了上部空间，有利于优化空调气流组织与散热效果。此外，800 V直流母线还能与光伏直流输出及锂电池储能系统对接，减少中间逆变环节，大幅提升新能源利用效率，有力支撑数据中心的绿色低碳转型。

综上所述，800 V配电方案在经济性、可扩展性、空间布局及新能源协同性等方面具有优势，可为AIDC建设提供高效、灵活且可持续的供电架构。

800 V池化供电设计方案

PART.04

池化供电概念介绍

池化供电是一种将供电容量从“按机柜固定分配”转变为“按需共享调度”的新型架构。传统数据中心采用“机柜-UPS”一对一绑定模式，供电容量按峰值预留，负载率不足时容量无法跨机柜复用，导致整体利用率低下，在AI算力负载波动剧烈的场景下，这一问题尤为突出。池化供电的核心是打破机柜间供电隔离，将多组整流器通过公共直流母线连接为共享电力资源池，所有负载按实际需求从池中取电，这一模式具有如下优势。

一是提高设备利用率。低负载机柜释放的容量可被高负载机柜复用，电源配置按机房平均功率而非峰值之和设计，可减少系统冗余配置。

二是弹性扩容。新增机柜只需要接入母线，不必单独配置UPS和电池，扩容更快、初期投资更低。

三是储能共享。电池组统一接入母线，可瞬时放电支撑负载突增，不必逐机柜配置备电设备，对于应对GPU使用过程中的功率剧烈波动具有显著优势。

四是可靠性提升。系统天然具备“N+1”或“N+X”冗余能力，单组供电单元发生故障时，其余单元自动分担，无需切换装置；支持在线更换故障模块，维护期间系统可正常运行。

PART.05

方案实施

图3为一种典型的存量机房改造池化供电方案，各部分配置方案如下。

图3 800 V池化供电配电方案

1.中压配电

存量场景下，变压器及上级中低压配电设备利旧使用，无需改造。新建机房则可将中压配电与变压器统一替换为固态变压器或巴拿马电源，进一步压缩变换环节、提升效率。

2.交直流转换

采用整流系统将变压器输出的380 V交流变换为800 V直流后，并机接入池化母线。整流模块数量可依据变压器容量灵活配置，使其负载率接近额定值，最大化设备利用率。

3.后备电池

磷酸铁锂电池组直接挂接池化母线，通过充放电一体DC/DC模块实现双向能量管理：市电正常时从母线取电充电，市电中断时向母线放电，为负载提供无缝衔接备电支撑。

4.末端配电

采用电源边柜方案，内置DC/DC降压模块，将母线800 V直流降至机柜工作电压270 V；末端以轨道式小母线替代传统列头柜，实现供电容量的池化共享与弹性配给，灵活适配不同功率密度机柜的用电需求。

PART.06

应用实例

以某机房为例，原计划上架华为昇腾910B，单机柜功耗42 kW；采用传统“UPS+列头柜”配电方案，综合考虑UPS功率因数、损耗及充电功率，最多可上线42台机柜。机柜可按3个供电分配单元、每个单元14台机柜（分两列）进行排布。

若因设备采购或业务调整，改为上架华为昇腾910C，单机柜功率升至54 kW，则上线机柜数缩减至32台（总负载约1728 kW，与原方案总容量接近）。若沿用原UPS方案、不做上级设备替换，将面临以下问题。

其一，空间利用率低。原42 kW方案910B单列7台机柜，单机柜上级单边配置3个32 A三相空气开关。910C单机柜单边需要布放3个32 A三相空气开关，改为54 kW后单列仅能布放5台，单列闲置2台机架位空间，导致机房综合面积利用率大幅下降。

其二，因910C机柜上级需单边配置4个32 A三相空气开关，若要提升机房空间利用率，须对列头柜开关及下级电缆、连接器等进行统一改造及移位。而大截面电缆难以原路径敷设，交叉叠加严重。原方案按机柜固定位置预留电缆，设备位置调整后，电缆长度和路径均不匹配，需要全部拆除重放。列头柜、上下级电缆及桥架整体拆除换新，改造成本高、施工周期长。

而采用800 V池化供电方案，上级变压器及整流系统总容量不变，仅需将直流母线引入机房，通过调整分支母线规格、插接箱容量及位置即可适配54 kW机柜。原机柜位不必按固定功率预留，母线容量全池共享，32台高功率机柜可灵活分布于任意机柜位，插接箱随取随用，无需大规模拆除电缆和列头柜，改造成本大幅降低，工期相应缩短。

风险与挑战

相比传统低压配电方案，800 V池化供电架构虽然在系统综合效率、弹性灵活配置等方面具有优势，但在实际运行中还面临设备、标准等方面的挑战，具体如下。

PART.07

短路保护与绝缘监测

800 V直流系统的短路保护、绝缘监测与传统交流系统存在本质差异。直流系统不存在电流“自然过零点”，灭弧依赖固态断路器等专用器件，不仅成本高，而且存在半导体失效与热管理风险；系统发生短路故障时，变压器、变换器及电池组同时向故障点注入故障电流，叠加母线低阻抗特性，导致电流上升快，传统单电源保护分析方法不再适用。此外，直流系统无法像交流那样使用漏保检测，需要在带电状态下持续监测正负母线绝缘电阻；在800 V高压多分支直流母线上，绝缘劣化点的精确定位与故障支路的选择性切除更为困难，保护响应不及时易触发母线级跳闸，造成的停电范围将远超故障本身的影响边界。

PART.08

池化配电对故障范围的影响

池化供电虽提升了利用率与弹性，但也扩大了故障传播风险。电源、负载及电池汇聚于直流母线，系统发生短路或绝缘击穿故障时，故障电流将沿母线传播；若无高速选择性保护，故障影响范围将迅速覆盖整条母线段。此外，DC/DC变换器无法承受大容量短路电流，若无法在微秒级时间窗口完成隔离，前端整流装置将触发保护机制而停机，导致大面积断电。

PART.09

配套设备与供应链

800 V电压提升要求断路器、连接器、线缆、电源供应模块等全链路设备重新适配。当前，该产业生态尚不成熟，核心器件受限于半导体产能与价格，采购成本偏高；直流连接器、断路器等关键元器件的型号与认证体系不完善，部分品类仍处于定制化小批量生产阶段，缺乏规模效应。此外，系统对绝缘等级、爬电距离、电气间隙等要求显著提高，现有交流标准件无法直接复用。

PART.010

池化的系统群控

800 V兆瓦级负载需要多台整流器或固态变压器并联运行，带来均流控制挑战。器件参数差异、线路阻抗及控制环路响应不一致，导致各模块输出电流难以自然均衡。均流精度不足将使部分模块长期过载，加速器件老化甚至触发热保护停机，进而引发剩余模块负载突增的连锁反应。高功率密度场景下，该风险尤为突出。

PART.011

标准体系与运维经验

除技术外，800 V池化供电系统还面临标准与运维挑战。在标准层面，行业尚未制定统一的电压标准，国标规范缺失导致选型、设计、验收缺乏依据；在运维层面，直流的故障特性、保护逻辑、绝缘排查与交流差异显著，运维人员经验不足，专业人才培养周期长。

综合来看，800 V池化供电虽技术方向明确、长期经济性好，但短路保护、绝缘监测、供应链、成本、故障影响、并联群控及标准运维等风险仍需逐步化解。在低密度场景下，交流UPS仍将保持主流地位，AIDC供电架构呈多元并存格局。

结语

本文多维度对比了传统低压UPS、240 V HVDC与800 V直流供电在架构配置上的差异，系统论证了800 V直流供电在超高功率密度场景的技术优势。针对后期弹性配置需求，提出800 V池化供电方案。然而，当前800 V直流供电在实际应用中仍存在设备整体防护难、配套设备少、产业生态薄弱及规范标准缺失等众多问题。展望未来，随着SiC等功率器件的批量生产、短路防护等技术的持续迭代成熟、国家标准体系的日益完善，800 V供电系统将在AIDC建设中发挥更加重要的作用，推动数据中心向更高效、更灵活的方向发展。

作者：天翼云科技有限公司 刘伟民 苑梦雄 贾玉雯

中国电信集团有限公司 巴君鸿

本文刊载于《通信世界》2026年第8期；原文标题《面向AIDC的800 V池化供电架构方案研究》

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