快速应变、弹性供电——中兴通讯240V HVDC系统解决方案

        随着人工智能（AI）技术的迅速发展，数据中心的智算需求也迎来前所未有的增长，同时面临诸多挑战。

• 数据中心为应对业务快速上线而面临需求不确定性，需支持不同功率密度的IT设备混合部署，同时适应未来3~5年IT设备的演进。
• 机架功率密度快速攀升，传统数据中心单机架功率为4~6kW，而智算中心（AIDC）单机架功率已提升至20~40kW，预计未来将达40~120kW。
• 动态负载波动加剧，AI训练和推理任务导致GPU瞬时负载波动显著，需动态调整供电策略。

        因此，智算数据中心对电源系统提出更高要求，电源系统需支持不同功率密度的IT设备混合部署，以及未来弹性供电，并应对单机架功耗的宽幅变化。

        中兴通讯基于240V高压直流电源系统推出的电力模块可满足不同集群部署及未来弹性扩容需求，并适应机架功耗宽幅变化能力。

        中兴通讯预制电力模块（ZXEDC F7000）融合从中压、变压器到负载馈线端的全功率链路，为中大型数据中心提供兆瓦级的供、配、备电一体化解决方案（见图1）。该产品输入10kV交流，输出直流240V，同时可输出交流380V，系统可匹配不同IT机柜电压等级。系统包含变压器前置中压柜、变压器、低压进线柜、母联柜、补偿柜、HVDC系统、UPS系统，以及一体化集中监控系统。系统及组件采用模块化设计，便于系统灵活配置及后期弹性扩容；系统电源支持休眠和负载动态调节功能，适应机架功耗宽幅变化；整机一体化设计、高密部件集成，减少供配电系统占地面积；通过预制化、去工程化，降低交付复杂度，大幅缩短工期；通过智能管理，实现全链可视化管理和预防性维护，保障系统运行安全。

        中兴通讯预制电力模块（ZXEDC F7000）产品具有以下亮点：

• 弹性供电：交直流混合输出，支持不同IT机柜需求；模块化设计，支持系统灵活配置及后期弹性扩容。
• 空间紧凑：系统高度集成，去线缆为铜排，母排集成在柜体内，与传统供配电方案相比，节省占地40%以上。
• 极速交付：整体在工厂提前预制，工期由10周缩短至3.5周。
• 高效节能：HVDC采用业界领先的30kW高效模块，系统效率大于97%，变压器采用一级能效变压器，整体链路效率可达96%以上。
• 智能管控：实现全链路可视化，告警可视化；母排温度监测、温度预警功能替代人工巡检，实现三级健康度诊断。

系统弹性供电

        整个系统可直流/交流混合供电，同时可以灵活配置为HVDC直流供电系统或UPS交流供电系统。

• 可适配交流和直流负载，满足客户多元类型负载需求；
• 电力模块HVDC/UPS设备可灵活配置，可按期扩容HVDC/UPS设备；
• 电力模块系统可按照终期容量部署，模块逐步增加，同时配套小母线实现服务器机柜弹性供电需求；
• 电力模块最大容量3MW，可分期部署多个电力模块，满足后期扩容需求。

系统空间紧凑

        电力模块内部采用铜排连接，减少柜间电缆连接。HVDC集成交流配电柜、直流配电柜、整流柜，三柜变一柜。补偿柜集成SVG和APF模块，两柜变一柜。电力模块集成监控系统，减少监控系统和管控柜配置。HVDC单模块为30kW，后续整流模块将提升到100kW以上，HVDC单机柜功率目前为900~1200kW，后续单机柜功率将提升为2000kW。

系统快速交付

        电力模块相关设备在工厂完成生产、组装、调试工作，减少现场作业，现场完成整体落地安装即可，极大减少现场的交付时间。

        系统模组化设计，便于灵活配置和更换。系统可分解为中压模组、低压模组、HVDC模组、UPS模组。交付时，可采用模组形式分批运输交付，解决整体吊装、二次运输困难等问题。

系统高效节能

        整个预制240V HVDC系统从10kV交流输入到240V直流输出，整个链路做到最小距离，减少电缆连接、跨房间布置。同时采用一级能效变压器及高效HVDC系统，整体链路效率可达96%以上。

系统智能安全可靠

        系统配置智能化系统，可直观看到整个系统运行状态及告警情况。同时具备AI温度预警、三级健康度预警功能，从被动维护到主动预防转变。

        核心部件具备模块化插拔设计，便于后期快速维护。其中关键部件如SVG模块可在线更换，HVDC/UPS功率模块、监控模块可热插拔更换；断路器可选用抽出式，便于后续快速更换。

• 系统风道特殊设计，确保系统可靠运行

        整体风道为前进后出，发热量集中区域采用强排风设计，如补偿柜、进线母联柜等配置风扇。

• 系统可配置母联开关，提升可靠性

        与巴拿马系统相比，系统配置母联开关，具备自动投切控制，提升系统可靠性。

• 对机架功耗宽幅变化具有强适应性

        低带载情况下，采用整流模块休眠功能，HVDC整流模块可工作在效率最高区间；高带载情况下，可通过模块扩容或系统扩容，保证系统工作在效率合理区间；匹配负载动态变化，通过优化整流模块硬件和软件参数，系统具备快速响应及强过载能力，同时整个系统支持储能系统和超级电容接入，可解决负载功耗突变对电网的影响。

        240V HVDC是数据中心能效升级的基石技术，基于预制电力模块构建解决方案，大大提升快速交付能力，减少占地面积，同时具备快速扩容、弹性供电和智能化管理能力。未来5年HVDC技术将随AI算力需求爆发式增长，240V HVDC凭借成熟度、兼容性及成本优势，仍将在过渡期保持主流地位。