Solution d'alimentation électrique verte pour centres de données IA

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.

Solutions multi-scénarios basées sur les transformateurs à état solide (SST)

1. Contexte industriel et points de douleur

1.1 Contexte industriel

À l'ère des grands modèles d'IA, la densité de puissance d'une seule baie de centre de données est passée des 8 kW traditionnels à plus de 50 à 100 kW, et la charge électrique totale passe de dizaines de mégawatts à des centaines de mégawatts. Les systèmes d'alimentation hautement efficaces, peu encombrants et rapides à déployer sont devenus l'avantage concurrentiel central des infrastructures informatiques.

Solution d'alimentation verte pour centre de données IA

1.2 Quatre points de douleur de l'alimentation électrique traditionnelle des centres de données

Point de friction	Description	Cause racine physique
Longue chaîne d'alimentation	10 kV → transformateur à fréquence industrielle → 400 V → CA/CC → CC/CC isolé → 48 V	Cinq étapes de conversion, chacune entraînant une perte de 3 %–5 %
Goulot d'étranglement de rendement	Rendement de la chaîne complète d'environ 86 % seulement	Pertes cumulées sur plusieurs étapes
Encombrement excessif	Sous-station + ASI + tableaux de distribution empilés	Transformateur à fréquence industrielle et multiples équipements
Déploiement lent	Plus de 12 mois de travaux sur site	Équipements dispersés, câblage complexe

1.3 Chaîne de puissance traditionnelle vs. SST — la différence physique

Chaîne traditionnelle (5 étapes de conversion)

Étape	Équipement	Perte	En termes simples
①	Transformateur à fréquence du réseau	1 %–2 %	Abaisse la tension de 10 kV à 400 V
②	Redresseur CA/CC	2 %–3 %	Convertit le courant alternatif en courant continu
③	Convertisseur CC/CC isolé	2 %–3 %	Conversion CC isolée
④	Jeu de barres de distribution	0,5 %	Distribution d'énergie
⑤	Alimentation au niveau de la carte	3 %–5 %	Abaisse la tension à celle du processeur

Perte totale : ~14 % sur l'ensemble de la chaîne, rendement de seulement ~86 %.

Chaîne de connexion directe SST (2 étages)

Étape	Équipement	Pertes	En termes simples
①	Transformateur à état solide SST	1 %–2 %	Connecté directement à 10 kV ; transformation, redressement et isolation en une seule étape
②	Alimentation au niveau de la carte	3 %–5 %	Abaisse la tension au niveau du processeur

Pertes totales : ~9 % sur l'ensemble de la chaîne, rendement de ≥90,8 %.

Cause physique fondamentale : La connexion directe moyenne tension SST élimine le transformateur à fréquence industrielle et les étages de conversion intermédiaires, supprimant ainsi les pertes de 3 %–5 % de chaque étage éliminé.

Solution d'alimentation pour centre de données IA verte

2. Présentation de la solution et proposition de valeur

2.1 Définition de la solution (BLUF)

Le remplacement de la chaîne traditionnelle « DC/DC isolé + AC/DC + transformateur à fréquence industrielle » par une alimentation à état solide SST permet d'obtenir :

Rendement de l'ensemble de la chaîne de ≥90,8 % (+5 %)
Empreinte au sol réduite de 65 %
Teneur en cuivre réduite de plus de 90 %
Temps d'installation réduit de 75 %

2.2 Proposition de valeur fondamentale

Dimension de valeur	Indicateur	par rapport au traditionnel
Efficacité sur l'ensemble de la chaîne	≥90,8 %	Traditionnel ~86 %, +5 %
Empreinte au sol	−65 %	Un module intégré
Teneur en cuivre	−90 %+	La connexion directe en moyenne tension élimine les jeux de barres à basse tension et fort courant
Durée d'installation	−75 %	Préfabrication en usine et branchement plug-and-play
Fiabilité	Redondance N+X	Dérivation automatique en cas de défaillance d'un module unique

3. Architecture du système

3.1 Topologie du système (couche par couche)

① Connexion moyenne tension : arrivée 10 kV à double boucle — avec protection et comptage à l'arrivée
② Modules de puissance SST (redondance N+X) : 10 kV CA → jeu de barres CC → sortie 400 V / 48 V, avec dérivation automatique en cas de défaut
③ Couche de distribution : en-tête de colonne → baies — serveurs / stockage / accélérateurs IA
④ Couche de gestion : surveillance de l'environnement et gestion de l'énergie

Couche	Composition	Flux de puissance	Justification de la conception
① Raccordement moyenne tension	Double boucle 10 kV	Réseau → SST	Alimentation redondante à double source
② Alimentation SST	Modules N+X	10 kV → CC → Charge	Conversion intégrée et redondance
③ Couche de distribution	En-tête de colonne + baies	CC/CA → Serveurs	Distribution locale pour réduire les pertes
④ Couche de gestion	Surveillance de l'environnement + EMS	Flux d'informations	Surveillance de l'efficacité énergétique

3.2 Comparaison avec la chaîne traditionnelle

Étape	Traditionnel	SST	Avantage
Conversion de tension	Transformateur à fréquence du réseau + CA/CC + CC/CC	Unité SST unique	Élimine 3 étapes de conversion
Architecture d'alimentation	Empilement dispersé	Modulaire et intégré	Encombrement −65%
Construction	Câblage sur site	Préfabrication en usine	Temps −75%

4. Équipements principaux et paramètres techniques

Paramètre	Valeur	Signification physique
Efficacité de la chaîne complète	≥90,8%	Économise les pertes de 3 étapes de conversion
Encombrement	-65%	Module intégré
Teneur en cuivre	-90%+	Connexion directe en moyenne tension
Temps d'installation	-75%	Préfabrication en usine
Fiabilité	Redondance N+X	Contournement automatique des défauts
Classe de puissance	Modulaire et évolutif	Adapté aux clusters d'IA

5. Points forts techniques et principes physiques

5.1 Point fort 1 : Une chaîne de puissance plus épurée

Principe physique : chaque étage de conversion AC/DC ou DC/DC entraîne une perte de 3 %–5 %. Le SST intègre la transformation, le redressement et l'isolation en un seul étage, réduisant la chaîne de cinq étages à deux et éliminant ainsi ces pertes.

Avantage quantifié : +5 % de rendement et une baisse significative du PUE.

Solution d'alimentation écologique pour centre de données IA

5.2 Point fort 2 : Connexion directe en moyenne tension

Principe physique : l'approche traditionnelle nécessite des jeux de barres basse tension et fort courant (400 V, milliers d'ampères) pour distribuer l'énergie, avec de lourdes pertes en cuivre. Le SST se connecte directement à 10 kV, distribuant l'énergie à haute tension et faible courant, ce qui réduit radicalement l'utilisation de cuivre pour les jeux de barres.

Avantage quantifié : teneur en cuivre −90 %+, avec une moindre génération de chaleur et un risque d'incendie réduit.

5.3 Point fort 3 : Plug-and-Play

Principe physique : la préfabrication modulaire en usine signifie que seul l'assemblage et le câblage sont nécessaires sur site.

Avantage quantifié : temps d'installation −75 %, permettant aux centres de calcul IA d'entrer rapidement en service.

6. Comparaison économique avec l'approche traditionnelle

Poste de coût	Traditionnel	SST	Économies
Génie civil (empreinte au sol)	Référence	−65%	Significatif
Matériau en cuivre	Référence	−90%	Coûts des matériaux considérablement réduits
Électricité (efficacité)	Référence	+5%	Économies annuelles importantes
Construction	12 mois	3 mois	Revenus de mise en service anticipée

7. Références de projets emblématiques

Projet	Application	Données clés
GDS Chongqing	Intégration de stockage d'énergie à connexion directe	Rendement global de 90 %
CNPC Kunshan	Station de recharge	Rendement supérieur à 95 %
Réseau électrique du Guangdong	Interconnexion flexible	Rendement de 98,7 %

8. Normes techniques et conformité

Norme	Domaine d'application
GB 50174	Code de conception des centres de données
GB/T 34120	Stockage d'énergie raccordé au réseau
IEC 61850	Communication

9. Livraison et services

Unités modulaires préfabriquées en usine
Installation plug-and-play sur site
Exploitation et maintenance à distance sur l'ensemble du cycle de vie

Équipements déployés

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