随着生成式人工智能兴起，智算中心（AIDC）应运而生，单机柜功耗从传统数据中心的4-6KW跃升至20-40KW，负载波动幅度可能超过额定功耗的80%，甚至出现150%的瞬时冲击。浙商证券研究报告指出，传统UPS供电架构在电能转换中存在较多损耗，已难以满足智算中心对供电效率和稳定性的高要求。供电架构向高压化、直流化演进已成为确定趋势，高压直流（HVDC）系统正加速替代UPS，成为智算中心供电系统的核心选择。
智算中心动态负载特性对供电提出新要求
智算中心的负载波动呈现“大幅度、并发性、瞬时冲击”三大特征。大幅度指负载功耗波动可能超过额定功耗的80%，从10%快速突变至80%甚至100%；并发性源于AI大模型的并发运算特点，集群性总功耗动态快速变化；瞬时冲击表现为某些算力模型可能出现400微秒至50毫秒左右的负载冲击，幅度可能达到额定负载功耗的150%。传统的UPS供电架构面对这种动态负载时，整流和逆变环节的响应速度与效率均存在瓶颈，无法高效匹配智算中心的实时能耗需求。
传统UPS架构与HVDC直流架构的优劣对比
传统数据中心供电以UPS为核心，市电模式下电流需经过整流（交流转直流）和逆变（直流转交流）两个环节，电能转换过程中存在较多损耗，且设备体积大、效率提升空间有限。HVDC（高压直流）系统则直接输出直流电，减少了逆变环节，显著降低了能源消耗。此外，HVDC系统具备更高的功率密度，可支持更高电压等级，为高功率机柜提供更优的供电方案。在可靠性方面，HVDC系统电池直接挂接在直流母线上，市电中断时切换时间更短，更适配智算中心对供电连续性的苛刻要求。
高压化趋势支撑更高功率密度
智算中心单机柜功耗从传统4-6KW提升至20-40KW，未来有望进一步攀升。高压化供电架构通过提升电压等级，在相同电流下可传输更高功率，降低线路损耗，同时减少配电设备占地。目前业界正从传统400V/480V交流系统向更高电压等级的直流系统演进，直流电压等级已从240V向336V、乃至更高电压发展。高压化与直流化的结合，是智算中心供电架构演进的必然方向。
HVDC替代UPS的市场空间与受益环节
随着智算中心新建和改造项目加速，HVDC系统有望逐步替代传统UPS。在供电架构中，HVDC系统涉及整流模块、直流配电柜、电池管理单元等设备。柴油发电机组与HVDC配合，形成“市电-柴发-HVDC-电池”的多级保障体系。从成本结构看，数据中心非IT设备中柴油发电机组占比23%、UPS占比10%、配电柜占比8%，HVDC方案有望提升直流配电环节的价值占比。浙商证券认为，具备高压直流电源技术储备、电力电子研发能力的设备厂商将率先受益于供电架构升级。
传统数据中心与智算中心供电关键指标对比| 指标 | 传统数据中心 | 智算中心（AIDC） |
|---|
| 单机柜功耗 | 4-6KW | 20-40KW |
| 负载波动幅度 | 相对平稳 | 超额定80% |
| 瞬时冲击幅度 | 低 | 可达150% |
| 供电架构主流 | UPS交流 | HVDC直流 |
| 能效要求 | PUE≤1.5 | PUE≤1.2 |
