智算中心功率密度与占地面积矛盾日益突出,推动不间断电源系统向模块化、集成化方向演进。浙商证券研究报告显示,以阿里“巴拿马”电源为代表的中压直供集成式方案,可将占地面积减少50%,设备和工程施工量节省40%。DR/RR架构将系统利用率从50%提升至N/(N+1),同时减少配电设备占地面积,模块化集成成为智算中心供配电的确定性趋势。
2N架构痛点凸显,DR/RR简化架构有望推广
传统A级数据中心通常采用“2N”供电系统,两个供配电单元互为备用,每个单元向负载提供50%电能,当一个单元故障时另一个承担100%。2N架构可靠性高,但存在明显痛点:系统利用率仅50%(一半容量闲置),占地面积大,供电效率低。
智算中心时代,单机柜功率密度持续提升,电力室面积随之大幅增加。智算中心需要简化配电架构设计以提升系统利用率,降低配电设备的占地面积。
DR(分布式冗余)架构中配电设备使用减少接近25%,电源设备成本降低。RR(后备冗余)架构可以使智算中心的供电系统的利用率从50%提升到N/(N+1),同时将占地面积减少(N-1)/2N。RR架构更适配智算中心的高密度部署需求,有望从2N向RR过渡。
智算中心供电架构对比| 架构 | 系统利用率 | 占地面积 | 设备数量 | 适合场景 |
|---|
| 2N | 50% | 基准 | 基准 | 传统A级数据中心 |
| DR | ~N/(N+1) | 减少约25% | 减少约25% | 智算中心过渡方案 |
| RR | N/(N+1) | 减少(N-1)/2N | 减少 | 智算中心优选方案 |
集成式不间断电源:巴拿马电源节省50%占地
将原供电构架中的变压器、配电、不间断电源集成起来,形成了数据中心“中压直供”集成式不间断电源方案,最早以阿里“巴拿马”电源为代表。该方案将10kV中压直接引入不间断电源系统,省去了多级变压和配电环节。
“中压直供”集成式不间断电源架构具备高效率、安全、可靠、节省空间、低成本、易安装和易维护等显著优势。相比传统数据中心的供电方案,集成式方案占地面积减少50%,其设备和工程施工量可节省40%。
巴拿马电源系统在不间断供电回路中的UPS设备可以是直流HVDC也可以是交流UPS,灵活性高。该方案已在阿里巴巴数据中心等场景中成功应用,有望在智算中心建设中加速推广。
模块化UPS:科士达YMK系列高效适配算力中心
科士达YMK系列模块化UPS采用100kW功率模块,具备高效、紧凑、储备一体、支持联合供电等特性。该系列可整合至科士达预制式电力模组内,进一步降低供配电全链路的占地、损耗和交付周期。
模块化UPS的优势在于:
1. 可按需扩容,降低初期投资
2. 冗余设计,提高可靠性
3. 热插拔维护,减少停机时间
4. 功率密度高,节省机房空间
科士达名列Omdia全球第五大UPS供应商,中国市场销量本土品牌第一。随着智算中心功率密度提升,100kW级以上大功率模块化UPS需求将持续增长。
集成化趋势下的产业链受益环节
不间断电源系统向模块化、集成化演进,将带动多个产业链环节的价值提升:
1. UPS/HVDC模块供应商:高功率密度模块需求增加,技术壁垒提升,头部厂商受益(科华数据、科士达、禾望电气)
2. 集成方案提供商:具备系统整合能力的厂商(如提供预制式电力模组)将获取更高附加值
3. 配电设备厂商:DR/RR架构减少设备数量但提升单设备容量和规格,明阳电气等厂商受益
4. 电能质量产品:集成化方案对谐波治理要求更高,SiC基APF/SVG需求增长
建议关注不间断电源技术能力优秀的厂商:禾望电气(大功率电力电子平台)、科华数据(UPS/HVDC双轮驱动、数据中心客户资源优异)、科士达(模块化UPS领先、市场份额稳固)。配变电方面关注明阳电气(数据中心成套开关及干变领先)。