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摘 要：随着大数据、云计算、5G等技术的快速发展，算力总规模不断扩大，用能需求不断增长。以智算中心为代表的算力基础设施作为算力的重要载体，承载着支撑数字经济发展的重任。柔性直流供电系统通过采用电力电子技术和智能控制策略，能够显著减少电能传输过程中的损耗，具有高效率、低损耗、灵活性、安全性和可靠性等优势，是未来解决智算中心算力爆发式增长的最佳方案。
关键词：智算中心；DC750V；柔性直流供电
doi：10.12045/j.issn.1007-3043.2024.10.006
前言
随着以ChatGPT和Sora为代表的AIGC技术的迅速发展，全球各行各业正经历着从传统模式向数字化、智能化的转型，这导致智算中心数据量呈指数级增长，从而对数据处理能力和计算速度提出了更高要求。同时，CPU/GPU芯片功耗随着算力提高也大幅提升。过去5年，CPU功耗从130W提升至500W，GPU功耗从250W提升至700W，从而导致单机柜功率也持续大幅提升。目前常采用的6kW机柜，在未来3~5年预计会快速提升至50kW，且功耗快速持续上涨的趋势非常确定。功率需求及功率密度的大幅提升，未来将给智算中心供电系统带来严峻挑战。
目前数据中心和智算中心的通用供配电解决方案是采用UPS供电系统，将中压柜、变压器、低压配电、UPS、馈电柜等模块集成为一体化电源设备（见图 1），虽然能够满足客户对不间断电源的使用需求，但受限于传统的供电架构、电压等级、电源种类，单套系统供电效率和供电密度很难有更大提升，在场地占用面积、系统能效、新能源消纳等方面仍存在一定的技术局限。
随着电力电子技术的快速发展，直流供电系统以其高度的可控性、灵活性、高效能和环境友好性，成为智算中心供配电系统的发展趋势，其特别适用于高能效要求和新能源接入的场合，可有效支撑智算中心供配电系统向小占地面积、高功率密度和智能化控制过渡。
柔性直流供电系统基于电力电子变压器构建输入串联输出并联（ISOP）型拓扑结构实现高-低压直流变换，即10 kV高压交流输入、DC 750 V低压直流输出（见图2）。
通过比较图 1 和图 2 所示的 2 种供电系统架构不难看出，柔性直流供电系统具有更少的电压变换环节，极大缩短了供电链路长度。通过采用小体积、高效率的第3代功率半导体器件取代传统磁电系机电设备，同时自身具备无功补偿和谐波治理能力，也省去了原有的SVG/APF的无功补偿设备，可使电力室面积进一步减小，且效率更高、容量更大，更方便匹配光伏储能等新能源直接并网，实现真正意义上的光储柔直系统。
因此，应尽快开展柔性直流供电系统的相关研究，通过打造以柔性直流供电系统为基础的光储柔直微型直流配电网，建立直流输配电领域新的用电生态，推动智算中心由交流配电向以新能源为主体的直流配电转型发展。
