数据中心内部的供电方式正在经历一次架构级切换。在英伟达等核心算力设备供应商的推动下,行业正加速转向800伏直流(800 VDC)配电架构,最早2027年开始落地。这一变化的核心驱动力,是单机架功率密度快速攀升——传统交流供电链路已难以高效支撑最新一代GPU的部署。
过去几十年,数据中心一直沿用交流电:市电以交流形式进入,经多级变压器降压,再分配到每个机架;机架内的电源模块将其转换为48–54伏的低压直流,服务器托盘内的转换器再进一步降至芯片所需的不到1伏。这条路径在功率密度较低时运转良好,但电力抵达GPU前往往要经过变压器、开关柜、UPS、配电单元等六七个环节,每一级都带来损耗。
随着AI机架功率密度提升,这种低效开始变得难以承受。行业预计到2027年典型服务器机架功耗将达到600千瓦,未来甚至可能升至每机架1兆瓦。在这一量级下,电力转换与传输的复杂度陡增,效率损失带来的成本也显著放大。转向更高电压、更低电流的直流供电,可以同时实现两个目标:单机架容纳更多GPU,以及降低电力损耗。
英伟达已明确,将从Rubin Ultra和Kyber机架架构开始要求800 VDC供电,这两款架构预计于2027年推出。据英伟达此前披露,Kyber机架可容纳144颗Rubin Ultra GPU(576个GPU裸片),单机架功耗在600千瓦至1兆瓦之间。这意味着,任何希望采用英伟达最新GPU的数据中心开发商,都必须接受这一供电架构。
800 VDC被视为一项长期标准,因为它是在实用性与安全性之间取得平衡的最高电压。Bloom Energy产品战略副总裁Razvan Panati表示,电压越高,对保护和电弧闪光的担忧就越大,因此800 VDC预计会长期存在。Bloom Energy是面向数据中心的燃料电池发电方案供应商。
问题在于如何把800 VDC送到每个机架。目前电网仍是大多数数据中心的主要电力来源,尽管有约三分之一的数据中心计划到2030年完全依靠现场发电。对多数项目而言,务实做法仍是将交流电引入数据中心,再转换为800 VDC配电。这需要变电站、中压开关柜、交直流转换设备和备用电源等大量设备,而需求激增已导致交期拉长——例如大型电力变压器交期长达三到四年,可能晚于2027年Kyber架构的亮相时间。
另一条路径是现场直接产生直流电,从而绕开 costly 且复杂的交直流转换。以直流形式原生发电,可省去传统路径中的大量设备,减少需要采购、安装、运维的部件,系统更简单、更经济,故障点也更少;转换环节减少还能进一步降低电气损耗。在各类现场发电方式中,燃料电池是唯一能够以吉瓦级规模提供连续、可靠电力的直流原生电源——太阳能虽原生为直流但输出间歇,需配电池;涡轮机和往复式发动机可连续发电,但输出为交流,仍需变压器和转换设备。Bloom的燃料电池可原生输出带中心点的800 VDC,客户可在单极800 VDC或正负400 VDC双极架构间选择。Panati称,数据中心恰好采用800 VDC并非巧合,Bloom从设计之初就刻意如此。
成本方面,按五年周期计算,包含前期建设和持续运营的非计算成本约占数据中心总拥有成本的40%,涵盖电气系统、冷却、建筑和五年运营费用。根据Bloom的《New Rules of AI Power》报告,对于一个1吉瓦数据中心,采用Bloom原生直流燃料电池可使非计算资本支出下降27%,总拥有成本降低9%;五年内可节省55亿美元,其中19亿美元来自……(原文在此处截断)。
从产业视角看,800 VDC切换不只是电源效率问题,它正在重塑数据中心内部的设备选型与供应链。对电源转换设备、开关柜、变压器等传统环节而言,需求结构会随架构变化而调整;对燃料电池等现场直流发电方案而言,则打开了在AI数据中心场景中规模化应用的空间。与此同时,变压器等关键设备的长交期,可能成为部分项目采用英伟达最新机架的制约因素,也让现场发电方案在时间窗口上更具吸引力。这一架构迁移的节奏,将取决于英伟达新机架的量产进度与数据中心开发商配套供电方案的落地速度。