产业分析：数据中心新型供电革命—800V HVDC架构与SST时代

01

传统供电架构已经不能适应新一代数据中心需求

1）芯片功率持续提升，电源空间挤压芯片空间

传统54VDC占用很多的机架空间，没有空间用于计算，例如传统ups方案中，机柜内放置太多power shelf，GB200 NVL72 or NVIDIA GB300 NVL72大概需要放置8个power shelf，如果未来采用kyber的MW机架，机架上需要64u的单位，挤压了计算单元空间。采用800V系统后，机架可以留出大量空间用于计算。

根据英伟达roadmap，rubin时代的机架的功率会达到600KW以上，到2028年后的feynman机架功率可能会达到1MW，传统电源架构已经劣势凸显。

2）传统供电架构缺点多

传统方案使用铜过多，经济性不足，且挤压空间，排线也很复杂。根据英伟达的测算，1GW数据中心大约需要50万吨铜。而使用HVDC 800V高压方案，对铜的使用量会大大降低。

重复的电能转换降低效率。如ups是交流输入交流输出，效率损失1-2%；HVDC可以使得整个系统效率提升至98%，而传统的电源架构只有95%以上转换效率。

02

英伟达提出4种数据中心电源架构

英伟达今年10月份发布800V电源白皮书，提出四种机柜外供电解决方案，核心差异是进入compute rack的电流一个是415Vac交流，而HVDC与SST是800Vdc直流。相同功率下更大的电压等级意味着更低的电流，散热量减少与用铜量降低是优势，但对计算机柜内的元器件也是挑战（从800V直接降低到50V或是800V直接降到12V对器件的要求更高）。

1）传统ups为主

第一步：公用电力（Utility）通过中压电力网络（MV network，中压电力网络的电一般为13.8-35KVac）输入到数据中心场地。之后通过数据中心场地内的中压变压器和低压配电网络（LVMSB），降压为480Vac。

在当下，由于数据中心对用电的可靠性要求，应对突发的停电，主流的方式是在数据中心产地内部布置灾备电源（Diesel Gen）柴发；或者是在外部布置一个自发电设施（On-Prem），如柴发、燃气轮机、燃料电池、微电网等，这种方式目前并不主流，主要还是以柴发为主。

第二步：经过LV MSB的480Vac进入一级电源UPS，经过电力分配单元（PDU）和交流配电柜（AC Dist），输入到机柜内部。

这一步在现有体系下不改变电压，图中所示的480Vac和415Vac是不同区域的标准而已。如，480 Vac 主要是在北美（例如美国和加拿大）使用的标准低压交流电。415 Vac更常见于欧洲、亚洲和澳大利亚等地区。白皮书中，提到 415/480 VAC 系统是为了泛指传统低压AC架构，涵盖全球不同地区的标准。

第三步：在机柜内部，将柜外输入的480Vac通过psu（power supply unit）二级电源转化为54Vdc，再输入到计算板（Compute Tray）上，然后经过三级电源降压到12Vdc。

超容、BBU等Energy Storage方式目前是可选的方案，可以放在机柜内部。

2）ups与HVDC并存

第一步：未发生变化；

第二步：将第一代中UPS后面的PDU和AC Dist，替换为一个侧边柜供电系统（Sidecar Power Rack），里面包含了HVDC模块（LV Rectifier，将480Vac转换为800Vdc）、直流配电（DC Dist）和Energy Storage（超容、BBU）；

第三步：由于机柜外部输入的电压从480Vac变为了800Vdc，需要将柜外输入的800Vac通过二级电源转化为54Vdc，再输入到计算板（Compute Tray）上，然后经过三级电源降压到12Vdc。或者是，将二级、三级电源耦合，直接将800Vdc降压为12Vdc。

由于UPS和HVDC可以承担同样的功能，但是为什么这种形态下会出现UPS+HVDC共存，主要原因是这是一种短期过渡解决方案，因为800VDC组件尚未完全成熟。这种方案可以实现在不优化端到端效率的情况下，先推动功率转换移出计算机架，从而适应AI工厂的功率增长需求。同时为数据中心800V运营积累一定的项目运营经验。

3）HVDC

第一步：自发电设施开始普遍应用，包括储能BESS系统、柴油机在前端都成为考虑选项。通常AIDC机架功耗在约30%的空闲水平与100%的满载水平之间快速波动，需要平抑这种波动，分钟级别的波动需要电化学储能处理，所以增加了电化学储能。此外，更多可以和柴发达到同样效果的On-Prem Gen开始应用，这种形态可以是柴发、也可以是离网燃气轮机、或者是SOFC等；

第二步：去掉ups，ups主要就是提供备用电、整流的作用，有效率损失，有了energy storage（BBU、超级电容），ups作用不大；

第三步：未发生变化。

4）SST

将HVDC系统、变压器和配电柜等整合在了一起。这里有两种方式可以实现，第一种是结构型的创新，中压整流器（MW Rectifier）；第二种是技术型的创新电力电子变压器（SST）。

第一种方式：结构型创新中压整流器。由于数据中心对用电面积、部署时间有要求，通过将HVDC系统、变压器和配电柜三个系统，放在一个新的大的柜子里，将使得占地面积大幅减少、同时出厂预先连接好了三个系统，导致现场安装调试时间大幅减少。

第二种方式：技术型创新SST。固态变压器主要通过电力电子技术实现传统变压器的功能，需要整流的电压从480Vac升级到了13.8-35KVac，目前可靠性和良率具备较大问题，特别是数据中心这种要求高可靠的场景，必须要等到SST具备极高良率和可靠性才会有机会应用在数据中心。

最后将二级、三级电源耦合，直接将800Vdc降压为12Vdc成为主流，800V直接干到12V对PSU要求很高（碳化硅与氮化镓器件替代晶硅）。

5）英伟达明确HVDC产业化时间点

在英伟达2025 GTC大会上，英伟达展示了NVL576 rubin ultra方案，采用HVDC sidecar ，明确2027年开始应用HVDC，根据英伟达官网介绍，新一代HVDC主要是用在MW级别的rack。英伟达的rubin机柜预计在600KW的功率有可能会率先使用。NVL144 在26年下半年可能会少量使用，rubin ultra确定会使用。

03

HVDC与SST对供应商系统解决方案要求提升

1）SIdecar方案是目前HVDC的主流形式

在英伟达白皮书中，机柜内供电采用“一对机架”方案，左边是Power Rack供电机架，右边是IT Rack计算机架，相当于把大功率的整流与配电机架从计算机架里面“搬了出去”，800V DC直接送到IT Rack计算机架里面，再降到50V-12V-1V。

side power rack的工作流程是：415/480vac交流电进入AC/DC Power Shelf （有多层）模块化整流器，多层并联一方面是冗余，也可以支持热插拔某一层故障不停机更换，800VDC Busbar把多层整流器的直流输出汇集成一排高压直流母排，DC PDU模块把800V电送到相邻的IT Rack机架，再进入服务器。最上面的AC DPU是交流配电单元，给整流器输入、风机/泵等辅助交流负载，或做维护旁路。

2）sidecar方案是相对集成化的产品

传统UPS时代很多功能如UPS（含电池柜/飞轮）、静态开关、配电柜、PDU等是相对“模块化分开”的，而HVDC sidecar 把很多东西合并进一个更靠近负载的电源路径里（BBU/超级电容，再加上DC断路/熔断、预充、隔离监测、控制与遥测），系统级耦合更强，任何一个子系统抖一下都会影响整条母线稳定性。总之，HVDC会让电源系统从“交付一台设备”变成“交付一个强耦合的电力电子系统”，因此对供应商的系统设计、控制、验证、可靠性与现场服务要求通常比UPS时代更高。

3）头部企业已经推出sidecar方案

台达：台达已经明确siderack作为下一代主流供电架构解决方案，并在展会上多次亮相。从配置上看，Side powerrack集成了BBU与super-cap。其中pcs、BBU、super-cap作为安全冗余，当断电时提供短暂支持；PDU汇总来自power shelf、pcs、bbu的800V电压，并分配800V电压到隔壁的IT rack。

光宝：25年10月推出了±400V的sidecar 解决方案，集成了PDU、power shelf、 BBU\SCU（某种备电单元）；此外800V电源产品光宝也有储备，预计2026年小批量出货。

国内头部企业：2025年英伟达GTC大会中，国内头部企业推出800V sidecar power rack的集成方案，最上面的配电区、左侧的整流区（配了19个psu），电容缓冲区的超级电容与BBU成为标配。

04

终极电源解决方案是SST

1）目前SST产业化进展

SST作为数据中心终极供电解决方案，相比HVDC有着更高的电能转化效率与产品集成度。区别于传统的变压器，SST是一个全新的电力电子高度集成化的产品。目前来看，无论是海外还是国内企业都在积极储备中，海外最快的是伊顿，其SST已经开始小批量试用。国内方面，目前来看布局SST的企业已经有十几到二十家，但头部企业已经出货了十几台，有相对成熟的应用经验。目前来看，数据中心用SST的产业化在2028年之后，产业链各环节都还有准备的时间，现阶段竞争格局尚不清晰。

2）SST的产业化难点

产业化难点：1）产品稳定性目前尚未大规模验证，头部企业出现过纳米磁铁芯烧毁的事件；2）电子器件成本高，产业链还没准备好，目前英飞凌这些都在全力配套SST所需的碳化硅与氮化镓器件；3）原材料要求较高，纳米晶材料是重要原材料，部分头部企业可以实现自制。

05

数据中心供电电源产业长期市场空间大，国内外企业都有机会

HVDC系统相比现阶段的ups方案，单位Capex要大的多，因而长期的市场空间也更大，但产业界愿意买单的原因，还是全生命周期的价值（如用电量的节约、可靠性与维护成本、空间节约等）。HVDC整流系统的价值量目前市场预期是0.56美元/W，如果是整个电力系统大约需要1.16美元/w，SST的价值量目前市场预期是0.5-0.6美元/W。

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