数据中心供配电系统的技术路线正经历深刻变革。国信证券《数据中心电力设备专题》报告显示，传统UPS方案虽仍占据80%-85%市场份额，但HVDC方案凭借效率高、成本低、占地小等优势，渗透率正从2024年的15%向2026年的20%稳步提升。从HVDC到巴拿马电源再到固态变压器（SST），技术迭代持续缩短市电与芯片之间的"电气距离"。本文从技术对比、渗透率驱动因素、下一代技术演进三个层面，分析HVDC及新型供配电方案的发展趋势。
HVDC较UPS效率高2个百分点、成本低30%，渗透率突破20%在即
HVDC（高压直流）方案与UPS方案是数据中心不间断电源的两大技术路线。UPS方案包括整流（AC-DC）和逆变（DC-AC）两大环节，蓄电池通过DC-DC接入直流母线；HVDC方案省去了逆变环节，整流后直流电直接接入列头柜，蓄电池采用直挂直流母线方式。由于仅采用一级变换，HVDC方案整体效率较UPS高0.5-2个百分点，成本低20%-30%，占地面积更小。具体到240V/336V两个输出电压方案，240V方案与交流系统兼容性更好、已得到广泛应用，336V方案效率更高但兼容性略差。目前UPS方案全球渗透率约80%-85%，HVDC渗透率约15%-20%。国内阿里、腾讯已大规模应用HVDC，海外台达和维谛正大力推广。随着服务器机柜功率密度持续提升，供配电系统占地正成为核心制约因素——1万m²机房中，单机柜功率从6kW升至30kW时，配电房面积从0.5万m²膨胀至2.5万m²。HVDC的占地优势将加速其渗透率提升。
巴拿马电源链路效率97.5%、占地减少60%，阿里联合中恒电气、台达推出
2019年11月，阿里巴巴联合中恒电气、台达正式推出巴拿马电源，取巴拿马运河缩短航运距离之意，代表大幅缩短市电与IT负载之间的电气距离。巴拿马电源柔性集成了10kV配电、隔离变压、模块化整流和输出配电等环节，具有显著优势。以2.2MW IT负载为例，传统AC UPS方案链路效率93%、占地面积310m²、建设周期12个月；HVDC方案效率95%、占地300m²、周期6个月；巴拿马电源方案效率97.5%、占地仅110m²（较UPS减少60%以上）、建设周期仅3个月（缩短75%）。巴拿马电源采用移相变压器取代传统变压器，实现低THD和高功率因数，省去了传统方案中的功率因数校正环节。核心厂家包括台达、中恒电气、维谛，伊戈尔为巴拿马电源提供移相变压器产品。巴拿马电源代表了供配电系统从分散式向预制式模组演进的方向——将中压配电、变压器、低压配电、HVDC高度集成，减少占地30%以上、交付周期缩短50%以上。
UPS、HVDC、巴拿马电源三大方案对比（2.2MW IT负载）| 对比维度 | AC UPS | 240V/336V HVDC | 巴拿马电源 |
|---|
| 链路效率 | 93% | 95% | 97.5% |
| 占地面积 | 310m² | 300m² | 110m² |
| 建设周期 | 12个月 | 6个月 | 3个月 |
| 冗余模式 | 2N为主 | 1路市电+1路DC | 2N DC或1+1 DC |
固态变压器（SST）配电面积减少63%，400V/750V高压直流成下一代方向
固态变压器（SST）由电力电子变换器和高频变压器组成，可实现高压交流至低压直流/交流的电压变换及能量双向流动。相较于传统工频变压器，SST工作频率达kHz级、体积和重量大幅减小、支持直流/交流多端口输出、具备智能化实时监测功能。数据中心是典型直流负载，对功率密度和占地要求极高。SST方案与HVDC方案相比，配电面积减少63%、整体效率提升2-3个百分点，同时保持巴拿马电源优势并进一步降低部署难度。台达10kV-SST产品直流输出可选240/336/750/1000V多个电压等级；华为与京东云联合推出的SST供电方案效率高达95.3%；西电电力电子SST产品传输效率大于97.5%。电压等级提升方面，2024年ODCC大会上百度发布支持750V直流输出的"瀚海"电源，腾讯发布自研弹性直流一体柜；阿里云Infra 2.0服务器率先采用400V PSU，单路效率98%；Meta发布最高140kW的Catalina机架；谷歌正探讨将PSU电压从48V提升至±400V。电压等级从240/336V向400/750V演进，将有效降低传输损耗，但需解决绝缘、EMI等挑战并实现全链条协同。
