2025年AIDC系列深度分析：海外大厂引领高压直流革命，800V产业化进程有望加速

1、算力需求爆发催生供电效率革命，HVDC 开启能效跃升新纪元

1.1 算力需求爆发催生供电效率改革，第三代 HVDC 架构崭露头角

AIDC 耗电量激增，高效用电至关重要。AI 和生成式 AI 推动电力需求快速增长，根据 Gartner 预测，2027 年全球 AIDC 年新增耗电量将达到 500TWh，较 2024 年几乎翻倍。另 据 Statista 预测，AIDC 的建设运营将推动全球数据中心用电由 2023 年的 430TWh（占全 球用电量的 1.4%）提升至 2030 年的 1510TWh（占全球用电量的 4.5%）。但由于新的输电、 配电和发电能力可能需要数年时间才能上线，短期电力短缺风险倒逼数据中心必须在现有 供电能力下挖掘能效潜力。

实际上，面对能效压力，数据中心供电架构已历经两代升级，目前处于第二代至第三代的 过渡阶段。

第一代电源架构：传统 UPS 供电架构 。三相 480V 交流电输入数据中心后，首先接入不间断电源（UPS）系统。UPS 不仅提供电池 备份功能，还为服务器机架输出稳定的交流电压。在机架内部，该交流电会经过整流（AC/DC） 降压处理，转换为服务器所需的低压直流电，并通过冗余电源模块分配给每个计算单元。 这套架构作为数据中心供电的行业标准已运行数十年，目前仍有大量系统采用此方案，其 单机柜典型功率支撑能力为 10-15kW。

第二代电源架构：OCP 48V 供电架构，效率提升 5% 。大约十年前，大型云数据中心的兴起导致服务器功率水平提升，进而催生了“第二代”架 构。这个新系统与第一代的不同之处在于服务器电源的输出电压从 12V 提升至 48V，同时 电源被整合到电源柜中，也称为“开放式机架”（open rack）电源，电池备份单元（BBU） 也被整合到机架中。所有这些改进使得系统转换效率提高了 5%左右，第二代架构单机柜 典型功率支撑能力为 40-100kW 以上。

第三代电源架构：±400V 或 800V HVDC，同时解决效率、散热、铜排、功率密度等问题 。随着高功耗 AI 芯片大规模部署，第二代数据中心供电架构正逼近其物理极限。未来 AIDC 的单机架功率需求将攀升至 600kW-1MW 量级，这对供电系统提出了前所未有的挑战。 算力密度与供电效率的根本矛盾：AI 工作负载需要海量并行计算，迫使 GPU、CPU 及网络 交换机之间的物理距离必须大幅缩短以降低通信延迟。这种紧凑布局导致传统机柜内无法 容纳庞大的电源设备——笨重的电源模块不仅挤占宝贵的算力空间，更因散热限制制约整 体功率提升。 “边柜”（sidecar）架构应运而生：通过将电源供应单元（PSU）、电池备份单元（BBU） 等关键供电组件从 IT 机柜中剥离，整合至独立的专用机柜。该独立电源柜通过低阻抗铜 排（busbar）直连服务器机柜，实现能量高效传输。这种物理分离既释放了 IT 机柜空间 以部署更多 GPU，又规避了大电流传输导致的铜排与散热瓶颈。 电压由 48V 升级至±400V 或 800V HVDC：传统 48V 系统承载 1MW 功率需超 18kA 电流，而 第三代架构采用±400V 或 800V 高压直流（HVDC）方案，母线电流大幅降低，可减少铜材 用量，提升转换效率。

1.2 微软等海外大厂布局±400V HVDC，英伟达加码 800V HVDC

2024 年 10 月微软 Azure 发布“Mt Diablo”分离式电源架构，将电源机架从服务器机架 中独立出来，服务器机架专注部署 AI 加速器（GPU/ASIC）和高速网络交换机，电源机架 集成 AC/DC 及电池存储等功能。目前第一批分离式电源机架仍沿用 48V 直流供电，但未来 将采用 400V HVDC 以提高效率。

谷歌在 OCP（Open Compute Project）2024 大会上介绍了应用于 AIDC 的±400Vdc 供电架 构，其过渡期采用专用电源柜（Sidecar）方案，终极目标是将±400Vdc 与电池备份整合 至数据中心基础设施，与微网、储能等结合，实现能效最大化（>96.5%）和计算密度跃升。

2025 年 4 月 Meta 在 OCP 人工智能/机器学习物理基础设施研讨会上介绍了下一代高功率 机架（HPR Next）的电源解决方案，该方案分为三个逐步演进的技术阶段，HRP V2 将现有 机架内 PSU 从 5.5kW 升级至 12kW；HRP V3 将电源移出 IT 机架，采用 50Vdc 集中供电，并 通过汇流排连接相邻 IT 机架;HRP V4 采用±400Vdc 高压直流、高度集成的独立电源机架， 通过电缆连接 IT 机架，可为高达 800kW-1MW 以上的机架供电。

2025 年 5 月英伟达宣布推出 800V HVDC 数据中心电力架构。该架构通过 800V 高压直流供 电，可支持功率超过 1MW 的 IT 机架，有效解决了传统 54V 架构面临的扩容瓶颈、铜排需 求激增及能效低下等问题。根据规划，800V HVDC 数据中心的全面量产将于 2027 年启动， 与英伟达 Kyber 机架系统同步落地。

英伟达 800V HVDC 架构不再将目光局限于机架或模块层面，而是以全栈系统视角构建 800V 高压直流配电链。通过使用工业级整流器在数据中心周边将 13.8kV 交流电网电力直接转 换为 800V HVDC，显著减少了带有风扇的 PSU 的数量，可提高系统可靠性、降低散热并提 高能源效率；随后通过两根导线直达设备排与 IT 机架，实现“交流一次转换，直流全程 传输”的高度简化电力流动路径。

2、AIDC 供电架构的高压直流演进路径

2.1 海外：机架电源→边柜电源→HVDC 的三阶跃迁路径

结合海外大厂及电源供应商提供的数据中心供电架构路线图，我们预计 800V HVDC 供电架 构的升级可能需要持续数年、分阶段来实现：短期先从服务器机柜内电源过渡到独立电源 柜；中期独立电源柜输出电压从 50Vdc 提升到 800Vdc；远期实现数据中心基础设施级的 800V HVDC 直供。

短期：从机柜电源到独立电源柜，PSU 从 5.5kW 到 12kW

近年来，AI 数据中心的供电架构呈现双轨并行的升级趋势：一方面，机架内电源模块（PSU） 正向更高功率密度演进；另一方面，独立的边柜电源（Sidecar）方案受到大厂青睐。这 两种路径并非取代关系，而是根据客户对功率上限、扩展性及成本的不同需求并存发展。 在机架内电源方案中，PSU 功率正经历从 5.5kW 到 12kW 的显著跃升。以英伟达的 GB200 NVL72 为例，其电源架采用 6 个 5.5kW PSU 实现 33kW 输出。预计今年台达、光宝等供应 商将陆续推出支持 OCP 机架的 21 英寸 12kW PSU，6 个 PSU 构成的电源架功率提升至 72kW。 这一升级直接优化了现有 IT 机架的空间利用率，但功率扩展仍受限于机柜物理空间，更 适合现有数据中心改造或中等功率需求，优势在于兼容现有设施并降低初期投入。

为突破功率瓶颈并增强系统可扩展性，边柜电源方案应运而生。该方案将配电单元（PDU）、 电池备份单元（BBU）、超级电容（PCS）等电源组件从 IT 机柜剥离，整合至独立的侧边机 柜中。不仅释放了 IT 机柜空间，更重要的是实现了功率上限的大幅提升与架构灵活性— —未来可直接升级至 HVDC 高压直流架构，支持单机柜 250kW 以上的功率密度，并为固态变压器等下一代技术预留接口。边柜电源方案更适合高功率服务器和新建项目，通过模块 化设计实现供电与算力解耦，不仅支持当前 12kW PSU，还可无缝适配未来 20kW+ PSU 及 HVDC 直供架构。

中期：从 50Vdc 到±400V/800V HVDC

随着 AIDC 的单机架功率需求将攀升至 600kW-1MW 量级，传统 50V 供电架构正逼近其物理 极限，高压直流供电架构因其在效率、散热、铜排、功率密度等问题上的优势受到大厂推 崇。当前 HVDC 的主流电压等级选择集中在 400V、±400V 和 800V 三类，这一设计逻辑与 电动车产业链的电力电子技术生态高度协同。 0-400V 凭借成熟供应链和低成本 IGBT 器件成为性价比首选，其电压覆盖现有 UPS 功率因 数校正电路（PFC）输出电压（380–400V），且无需大幅调整电池管理系统（BMS）。从安 全角度来看，工程师们对 400V 的爬电距离和电气间隙要求方面积累了扎实的经验，而 800V 电压的绝缘成本和复杂性都会显著上升。 0-800V 是更高功率密度和更高效率的选择。不过，由于 800V 是一个相对较新的生态系统， 成本更高，还需要解决一系列关于用电安全的问题，如电弧防护与绝缘设计等。 ±400V 兼具 400V 和 800V 的优点，既可以利用现有的供应链，又能达到 800V 的高功率密 度和效率。难点在于需要通过复杂控制实现负载平衡，同时比 400V 和 800V 方案多 1 根电 缆。

目前微软、谷歌、Meta 等海外大厂更倾向于选择±400V 方案，源于其务实的工程导向与 短期落地可行性。2025 年三家龙头在 OCP EMEA 峰会上联合推出"Mount Diablo"项目，并 将其技术规范提交至开放计算项目（OCP）社区，推动其成为新一代数据中心供电架构的 开放标准。Mount Diablo 的核心设计理念包括将电源（AC/DC 转换器、备用电池）从计算 机架中解耦，以侧挂式模块实现±400V 直流直供等。而英伟达则押注更具颠覆性的 800V HVDC 架构，通过与英飞凌、台达、维谛等上游伙伴成立产业联盟，前瞻性地布局 800V 方 案，有望加速 800V 产业化。

远期：从数据中心系统层面构建 HVDC 输配电链路

远期来看，在新建数据中心的配电系统设计中，将 13.8kV 交流电网电力直接转换为 800V HVDC，同时将风光储氢等清洁能源与数据中心高压直流母线直连形成直流微电网，从而实 现多向能量流交互与智能调度，是一种更为高效且有前景的路径。台达在 COMPUTEX 2025 展示的微电网解决方案中，使用了基于 SiC 的固态变压器实现中压电网与低压电网交直流 的转换，有效降低能源损耗与占地面积，更可快速部署、易于扩充；其智能化与双向特性， 可有效并入分散式清洁能源与储能系统，应对现代电网的挑战。

固态变压器（Solid-State Transformer，SST）是一种基于电力电子技术和高频变压器的 先进电能转换设备，也被称为电力电子变压器（Power Electronics Transformers，PET） 或电能路由器。它通过半导体器件和高频开关技术替代传统变压器的铁芯和线圈结构，实 现电压变换、电气隔离及电能质量控制等功能，具有体积小、效率高、支持双向能量流动 的优点。

固态变压器由多级电力电子变换器和高频变压器组成，适用于数据中心场景的典型结构为 三级式转换，包括输入级 AC/DC 电路、隔离级高频 DC/DC 电路、输出级 DC/AC（DC）电路。 1）输入级 AC/DC：将低频交流电转换为直流电，采用 SiC/GaN 宽禁带半导体可降低开关 损耗、增强热稳定性，高频开关实现更高功率密度、节省体积，提供无功补偿，提升电网 稳定性； 2）隔离级 DC/DC：高频变压器隔离并调整高压侧和低压侧之间的电压，通过利用先进的磁 性材料（如铁氧体和非晶合金）最大限度地减少了磁芯损耗，同时保持了高热稳定性和功 率密度。高频变压器的工作频率范围从几十 kHz 到几 MHz 不等，与传统变压器相比，尺寸 和重量显著减小； 3）输出级 DC/AC（DC）：输出所需交流或直流电压，支持双向功率流，可实现分布式能源、 储能系统和可再生能源的无缝集成。

目前固态变压器的大规模应用仍面临多重挑战。成本与可靠性是首要瓶颈，当前 SiC/GaN 器件和复杂的设计导致 SST 造价较传统变压器更贵，具有多级设计和先进控制能力的 SST 需要经过广泛的测试和验证。除了东数西算等项目因引入绿电而配置 SST 外，多数数据中 心仍倾向采用性价比更高的方案。

2.2 国内：目前高压直流仍以 240V 为主，逐步兼容更高电压等级

国内的数据中心 HVDC 概念源于通信行业。此前，-48V 直流作为电信设备的标准供电方案 已沿用数十年，其核心优势在于供电可靠性高且转换损耗低，同时简化了电池备用系统的 设计。随着数据中心规模扩张与复杂性提升，传统交流配电在效率、空间占用及扩展性等 方面的局限性日益凸显，从而推动行业向更高电压等级的直流系统转型。 国内 HVDC 主流采用 240V 直流电压，是兼容性和安全性共同推动的结果。早期数据中心设 备普遍采用 220V 交流输入电源，而 240V 直流系统可直接兼容原有设备，无需改造电源模 块或定制硬件。相比之下，336V 或 380V 方案需定制电源，对服务器厂商供应链提出挑战， 推广难度较高。在安全性设计上，240V 系统采用浮地架构，正负极对地电压约 135V，显 著低于 220V 交流电的峰值电压 314V。即便发生单极接地故障，触电风险也大幅降低。 国内 HVDC 的规模化应用始于电信运营商，扩展于互联网巨头。2007 年国内江苏电信开始 试点 240V 高压直流通信电源产品，目前以阿里巴巴、腾讯、百度为代表的互联网行业龙 头的自建数据中心已经广泛采用了 240V 高压直流供电系统，如阿里巴巴千岛湖数据中心、 百度阳泉数据中心均采用的一路市电+一路 HVDC 架构，进一步提升供电效率。 目前国内 HVDC 产品以巴拿马电源为代表的高集成模块为主。2019 年阿里巴巴携手台达、 中恒电气推出了巴拿马电源，该方案集成了 10kVac 中压配电、变压器、模块化直流电源 和输出配电单元等环节，对中压 10KVac-240Vdc 的磁路和电路进行联合设计，取代了传统 架构从中压引入到直流输出之间的众多中间设备，具有超高效率、高可靠性、高功率密度、 高功率容量、兼维护方便等特点，整体系统效率可达到 97.5%。

新一代 HVDC 系统兼容更高电压等级。虽然美国对中国实施高端 AI 芯片禁运，但随着国产 化芯片性能不断提升，预计 AI 算力需求仍将持续增长。为了应对未来 AIDC 的高功率场 景，国内厂商的 HVDC 电源也逐步兼容更高电压等级，2024 年百度推出的“瀚海”电源系 统，可支持 270V、750V 直流输出，实现单机柜供电能力 100kW+，适用于数据中心的改造、 新建等多场景和不同服务器的升级迭代。

3、头部供应商 800V HVDC 新品频出，HVDC 产业进程有望加速

3.1 台达电子：实现 800V 高压直流全系列产品覆盖

台达电子是全球电源管理与散热解决方案的领导者，业务覆盖工业自动化、数据中心基础 设施等领域。面对 AI 算力对高功率密度的需求，台达于 2025 年 COMPUTEX 展会首次推出 800V 高压直流（HVDC）架构，成为其 AI 数据中心解决方案的核心。该方案通过集中整流 将交流电转换为 800V 直流电，再分级降压至芯片电压，端到端能效提升至 92%以上，较传统架构节能 4%以上。其技术布局全面、多层级电力协同：电网侧部署固态变压器实现中 /低压高效转换，机架侧推出 19 英寸（1OU）72kW 和 21 英寸（2OU）180kW AC/DC、19 英 寸 90kW DC/DC 模块化电源，并集成 e-Fuse 智能熔断技术（响应速度较机械继电器快千 倍）和超级电容备电系统（15 秒/20kW 瞬时支撑），解决了 GPU 动态负载波动问题。

3.2 中恒电气：国内 HVDC 核心供应商，最新发布 800V 整流模块

中恒电气是国内数据中心 HVDC 技术领导者，持续推出 HVDC 直流供配电、预制化 Panama （巴拿马）&T-train（火车头）电力模组等产品及解决方案，牵头制订了《信息通信用 240V/336V 直流供电系统技术要求和试验方法》国家标准及直流生态建设。经过 20 多年 的深耕，公司与中国移动、中国铁塔、中国电信、阿里巴巴、腾讯、百度、拼多多、国家 电网、南方电网、哈啰出行等各领域头部客户建立起了深度的战略合作关系。 公司的数据中心用预制化 10kV 中压转直流（240V/336V）电源系统集成 10kV 配电、变压 器、不间断电源和输出配电单元，具备超高功率密度、超高效率、安全可靠，同时采用模 块化扩容，单套系统最大支持 2.4MW IT 负载供电，可实现工厂预制化生产、快速安装、 占地面积节省 50%。

面对 AI 算力需求爆发，公司正推进技术迭代，发布 60KW～125KW、800V 大功率 AC/DC 整 流模块，采用先进的电力电子拓扑和全 SiC 器件，单个模块效率达 98%以上，同时在机电 占地面积、机电投资成本和运营成本上均大幅降低。

3.3 科华数据：头部互联网企业核心供应商，新推出 800V HVDC 电源模块

科华数据成立于 1988 年，深耕电力电子技术近 40 年，早期以 UPS 电源研发制造起家，逐 步拓展至数据中心、新能源领域，形成“数据中心+新能源”的双子星战略。科华数据凭 借直流供电系统节能技术，已在头部互联网企业供货 2000 余套，中国移动云计算中心 232 套、国家超算中心 200 余套、自建科云数据中心 200 多套。2025 年科华数据推出采用 SiC 器件的 270VDC/336VDC/800VDC 电源模块，转换效率高达 97.5%。

3.4 欧陆通：AI 算力需求爆发，高功率密度 PSU 有望受益

欧陆通深耕服务器电源领域多年，已与浪潮信息、富士康、华勤、联想、中兴、新华三等 国内知名服务器系统厂商建立了紧密合作关系。近几年公司推出多款满足 AI 需求的高功 率服务器电源产品及解决方案，包括 1.3kW-3.6kW 钛金 CRPS 服务器电源、3.3kW-5.5kW 钛 金和超钛金 GPU 服务器电源、浸没式液冷服务器电源及 PSU 解决方案等，可支持 NVIDIA 系列 GPU 服务器。 2024 年公司推出符合 OCP ORv3 规范的机架式电源解决方案，配置 6 组 5.5kW 服务器电 源，可提供最高 33KW 的功率输出，转换效率高达 97.5%，并可拓展至 2OU 66KW、3OU 66KW 以及 4OU 132KW 等方案，为数据中心领域客户提供可拓展性及定制化的选项，根据其特定 需求和应用场景进行灵活配置。

3.5 禾望电气：大功率电力电子平台，具备 HVDC 技术协同优势

禾望电气成立于 2007 年，是大功率电力电子技术领域的领军企业，主营业务覆盖风电变 流器、光伏逆变器、储能系统、氢能制氢电源及电气传动设备。公司多名核心高管来自原 艾默生网络能源团队，与数据中心基建龙头维谛技术同属“华为-艾默生系”。公司凭借在 大功率电力电子领域积累的高效电能转换技术，有望切入数据中心 HVDC 领域。

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