一文看懂HVDC：高压直流输电技术详解

一文看懂HVDC：高压直流输电技术详解

随着人工智能和大数据技术的快速发展，数据中心的供电系统正面临着前所未有的挑战。传统的交流供电系统在效率和稳定性方面已难以满足高性能计算的需求。而高压直流（HVDC）供电系统凭借其高效率、低损耗和高稳定性的特点，正在成为数据中心供电系统的重要发展方向。本文将为您详细介绍HVDC技术的基本原理、优势及其在数据中心的应用。

什么是HVDC？

HVDC的全称是High-Voltage Direct Current，即高压直流输电。它是一种利用直流电进行远距离、大容量电力传输的技术。与传统的交流输电相比，HVDC具有以下显著优势：

1. 损耗小：直流输电在长距离传输过程中能量损耗更小，能够有效提高输电效率。
2. 不同频率电网互联：HVDC可以实现不同频率的电网互联，使得更大范围的电力共享成为可能。

HVDC的关键技术设备

实现HVDC技术需要以下核心设备：

1. 换流阀：作为核心设备，用于实现交流电与直流电之间的转换。
2. 换流变压器：配合换流阀使用，用于调整电压等级。
3. 平波电抗器：用于减少直流电中的纹波，提高电能质量。
4. 直流滤波器：用于消除直流电中的谐波，进一步提高电能质量。

HVDC在数据中心供电系统中的应用

在数据中心供电系统中，HVDC的应用流程如下：

1. 10千伏园区进线
2. 经过中压柜、变压器、低压配电柜
3. 通过HVDC系统将交流电转换为直流电
4. 将直流电分配给各服务器PDU

HVDC系统主要包括：

• 晶闸管或IGBT交直转换的整流部分
• 滤波电路
• 稳压电路

HVDC渗透率提升的原因

近年来，HVDC技术在数据中心领域的渗透率不断提升，主要原因是：

1. AI服务器功率密度指数级提升：传统UPS（不间断电源）系统在逆变环节存在较高的能耗问题，而HVDC系统在降低能耗和提高转换效率方面具有明显优势。
2. 稳定性与精细管理：HVDC系统在稳定性和精细管理方面也表现出色，能够更好地满足高性能计算的需求。
3. 节省空间：HVDC系统在空间利用率方面也具有优势，能够帮助数据中心节省宝贵的机房空间。

相关企业及其产品

目前，国内在HVDC领域的主要企业包括中恒、动力源和科华数据，它们各自的产品如下：

中恒

中恒的主要产品包括：

• 整流模块ZHR系列
• 高频开关电源系统（包含整流模块、监控单元、交流配电、直流配电、降压单元、蓄电池组及辅助单元）

其中，整流模块和监控单元是HVDC系统中的重要器件。

动力源

动力源的主要产品包括：

• 通信开关电源
• 通信动力环境集中监控系统

这些产品主要用于为HVDC系统提供电源支持。

科华数据

科华数据的主要产品是ZL310-G系列高压直流电源系统，该系统包含：

• 交流配电
• 直流配电
• 整流模块
• 监控模块
• 显示模块

随着数据中心规模的不断扩大和AI算力需求的持续增长，HVDC技术将在未来的数据中心供电系统中发挥越来越重要的作用。