Solução de Energia para Data Center de IA Verde

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.

Soluções Multi-Cenário Baseadas em Transformadores de Estado Sólido (SST)

1. Contexto da Indústria e Pontos Críticos

1.1 Contexto da Indústria

Na era dos grandes modelos de IA, a densidade de potência de um único rack de data center saltou dos tradicionais 8 kW para 50–100 kW+, e a carga elétrica total está passando de dezenas de megawatts para centenas de megawatts. Sistemas de energia altamente eficientes, que economizam espaço e de rápida implantação tornaram-se a vantagem competitiva central da infraestrutura de computação.

Solução de Energia Ecológica para Data Center de IA

1.2 Quatro Pontos Críticos do Fornecimento de Energia Tradicional de Data Centers

Ponto de dor	Descrição	Causa raiz física
Cadeia de energia longa	10 kV → transformador de frequência de rede → 400 V → CA/CC → CC/CC isolado → 48 V	Cinco estágios de conversão, cada um com perdas de 3%–5%
Gargalo de eficiência	Eficiência de toda a cadeia de apenas ~86%	Perdas cumulativas ao longo de múltiplos estágios
Área ocupada excessiva	Subestação + UPS + painéis de distribuição empilhados	Transformador de frequência de rede mais múltiplos dispositivos
Implantação lenta	12+ meses de construção no local	Equipamentos dispersos, cabeamento complexo

1.3 Cadeia de Potência Tradicional vs. SST — a Diferença Física

Cadeia tradicional (5 estágios de conversão)

Etapa	Equipamento	Perda	Em termos simples
①	Transformador de frequência de rede	1%–2%	Reduz de 10 kV para 400 V
②	Retificador CA/CC	2%–3%	Converte CA em CC
③	CC/CC isolado	2%–3%	Conversão CC isolada
④	Barramento de distribuição	0,5%	Fornecimento de energia
⑤	Alimentação a nível de placa	3%–5%	Reduz para a tensão da CPU

Perda total: ~14% em toda a cadeia, eficiência de apenas ~86%.

Cadeia de conexão direta SST (2 estágios)

Etapa	Equipamento	Perda	Em termos simples
①	Transformador de estado sólido SST	1%–2%	Conectado diretamente a 10 kV; transformação, retificação e isolamento em uma única etapa
②	Alimentação em nível de placa	3%–5%	Reduz para a tensão da CPU

Perda total: ~9% em toda a cadeia, eficiência de ≥90,8%.

Causa raiz física: A conexão direta de média tensão SST elimina o transformador de frequência de rede e os estágios de conversão intermediários, removendo a perda de 3%–5% de cada estágio eliminado.

Green AI Data Centre Power Solution

2. Visão Geral da Solução e Proposta de Valor

2.1 Definição da Solução (BLUF)

A substituição da cadeia tradicional "DC/DC isolado + AC/DC + transformador de frequência de rede" pela potência de estado sólido SST proporciona:

Eficiência de cadeia completa de ≥90,8% (+5%)
Área ocupada reduzida em 65%
Conteúdo de cobre reduzido em mais de 90%
Tempo de instalação reduzido em 75%

2.2 Proposta de Valor Principal

Dimensão de valor	Métrica	vs. tradicional
Eficiência da cadeia completa	≥90,8%	Tradicional ~86%, +5%
Área ocupada	−65%	Um módulo integrado
Conteúdo de cobre	−90%+	Conexão direta em média tensão elimina barramentos de baixa tensão e alta corrente
Tempo de instalação	−75%	Pré-fabricação em fábrica mais plug-and-play
Confiabilidade	Redundância N+X	Bypass automático em falha de módulo único

3. Arquitetura do Sistema

3.1 Topologia do Sistema (Camada por Camada)

① Conexão de média tensão: entrada de 10 kV em anel duplo — com proteção e medição de entrada
② Módulos de potência SST (redundância N+X): 10 kV CA → barramento CC → saída de 400 V / 48 V, com bypass automático de falhas
③ Camada de distribuição: cabeçalho de coluna → racks — servidores / armazenamento / aceleradores de IA
④ Camada de gerenciamento: monitoramento ambiental e gerenciamento de energia

Camada	Composição	Fluxo de potência	Fundamento do projeto
① Conexão de média tensão	Anel duplo de 10 kV	Rede → SST	Alimentação redundante com fonte dupla
② Alimentação SST	Módulos N+X	10 kV → CC → Carga	Conversão e redundância integradas
③ Camada de distribuição	Cabeçalho de coluna + racks	CC/CA → Servidores	Distribuição local para reduzir perdas
④ Camada de gerenciamento	Monitoramento ambiental + EMS	Fluxo de informações	Monitoramento de eficiência energética

3.2 Comparação com a Cadeia Tradicional

Estágio	Tradicional	SST	Benefício
Conversão de tensão	Transformador de frequência de rede + CA/CC + CC/CC	Unidade SST única	Elimina 3 estágios de conversão
Arquitetura de alimentação	Empilhamento disperso	Modular e integrado	Área ocupada −65%
Construção	Cabeamento no local	Pré-fabricação em fábrica	Tempo −75%

4. Equipamentos Principais e Parâmetros Técnicos

Parâmetro	Valor	Significado físico
Eficiência de cadeia completa	≥90,8%	Economiza a perda de 3 estágios de conversão
Área ocupada	-65%	Módulo integrado
Conteúdo de cobre	-90%+	Conexão direta de média tensão
Tempo de instalação	-75%	Pré-fabricação em fábrica
Confiabilidade	Redundância N+X	Desvio automático de falhas
Classe de potência	Modular e escalável	Adequado para clusters de IA

5. Destaques Técnicos e Princípios Físicos

5.1 Destaque 1: Uma Cadeia de Energia Mais Enxuta

Princípio físico: cada estágio de conversão CA/CC ou CC/CC acarreta uma perda de 3%–5%. O SST integra transformação, retificação e isolamento em um único estágio, reduzindo a cadeia de cinco estágios para dois e eliminando essas perdas.

Benefício quantificado: +5% de eficiência e uma queda significativa no PUE.

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5.2 Destaque 2: Conexão Direta em Média Tensão

Princípio físico: a abordagem tradicional necessita de barramentos de baixa tensão e alta corrente (400 V, milhares de ampères) para fornecer energia, com grande perda em cobre. O SST conecta-se diretamente a 10 kV, fornecendo energia em alta tensão e baixa corrente, de modo que o uso de cobre nos barramentos é drasticamente reduzido.

Benefício quantificado: conteúdo de cobre −90%+, com menor geração de calor e risco de incêndio reduzido.

5.3 Destaque 3: Plug-and-Play

Princípio físico: a pré-fabricação modular em fábrica significa que apenas a montagem e a fiação são necessárias no local.

Benefício quantificado: tempo de instalação −75%, permitindo que os centros de computação de IA entrem em operação rapidamente.

6. Comparação Econômica com a Abordagem Tradicional

Item de custo	Tradicional	SST	Economia
Obras civis (área ocupada)	Linha de base	−65%	Significativa
Material de cobre	Linha de base	−90%	Custos de materiais drasticamente reduzidos
Energia elétrica (eficiência)	Linha de base	+5%	Grande economia anual
Construção	12 meses	3 meses	Receita de operação antecipada

7. Referências de Projetos Emblemáticos

Projeto	Aplicação	Dados-chave
GDS Chongqing	Integração de armazenamento de energia de conexão direta	Eficiência geral de 90%
CNPC Kunshan	Estação de carregamento	Eficiência de 95%+
Rede Elétrica de Guangdong	Interconexão flexível	Eficiência de 98,7%

8. Normas Técnicas e Conformidade

Norma	Escopo
GB 50174	Código de projeto de centro de dados
GB/T 34120	Armazenamento de energia conectado à rede
IEC 61850	Comunicação

9. Entrega e Serviços

Unidades modulares pré-fabricadas em fábrica
Instalação plug-and-play no local
Operação e manutenção remota em todo o ciclo de vida

Equipamentos Implantedos

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