Giải pháp nguồn điện xanh cho trung tâm dữ liệu AI

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.

Giải pháp đa kịch bản dựa trên Biến áp trạng thái rắn (SST)

1. Bối cảnh ngành và các điểm nghẽn

1.1 Bối cảnh ngành

Trong kỷ nguyên mô hình lớn AI, mật độ công suất của một rack trung tâm dữ liệu đã tăng từ mức truyền thống 8 kW lên 50–100 kW+, và tổng phụ tải điện đang chuyển dịch từ hàng chục megawatt lên hàng trăm megawatt. Các hệ thống điện có hiệu suất cao, tiết kiệm không gian và triển khai nhanh chóng đã trở thành lợi thế cạnh tranh cốt lõi của cơ sở hạ tầng điện toán.

Green AI Data Centre Power Solution

1.2 Bốn điểm nghẽn của hệ thống cấp điện trung tâm dữ liệu truyền thống

Vấn đề bất cập	Mô tả	Nguyên nhân gốc rễ vật lý
Chuỗi nguồn điện dài	10 kV → biến áp tần số công nghiệp → 400 V → AC/DC → DC/DC cách ly → 48 V	Năm giai đoạn chuyển đổi, mỗi giai đoạn tổn hao 3%–5%
Điểm nghẽn hiệu suất	Hiệu suất toàn chuỗi chỉ đạt ~86%	Tổn hao tích lũy qua nhiều giai đoạn
Chiếm diện tích quá mức	Trạm biến áp + UPS + tủ phân phối bố trí chồng chéo	Biến áp tần số công nghiệp cùng nhiều thiết bị khác
Triển khai chậm	Hơn 12 tháng thi công tại hiện trường	Thiết bị phân tán, đi dây phức tạp

1.3 Chuỗi công suất truyền thống so với SST — Sự khác biệt về mặt vật lý

Chuỗi truyền thống (5 giai đoạn chuyển đổi)

Bước	Thiết bị	Tổn hao	Diễn giải đơn giản
①	Máy biến áp tần số lưới	1%–2%	Hạ áp từ 10 kV xuống 400 V
②	Bộ chỉnh lưu AC/DC	2%–3%	Chuyển đổi AC sang DC
③	Bộ chuyển đổi DC/DC cách ly	2%–3%	Chuyển đổi DC cách ly
④	Thanh cái phân phối	0.5%	Truyền tải điện
⑤	Nguồn mức bo mạch	3%–5%	Hạ áp xuống điện áp CPU

Tổng tổn thất: ~14% trên toàn chuỗi, hiệu suất chỉ đạt ~86%.

Chuỗi kết nối trực tiếp SST (2 cấp)

Bước	Thiết bị	Tổn hao	Diễn giải đơn giản
①	Máy biến áp trạng thái rắn SST	1%–2%	Kết nối trực tiếp ở mức 10 kV; biến áp, chỉnh lưu và cách ly trong một bước
②	Nguồn mức bo mạch	3%–5%	Hạ áp xuống điện áp CPU

Tổn thất toàn phần: ~9% trên toàn chuỗi, hiệu suất đạt ≥90,8%.

Nguyên nhân gốc rễ về mặt vật lý: Kết nối trực tiếp trung áp SST loại bỏ máy biến áp tần số lưới điện và các giai đoạn biến đổi trung gian, loại bỏ tổn thất 3%–5% của mỗi giai đoạn bị loại bỏ.

Giải pháp nguồn điện cho Trung tâm dữ liệu AI xanh

2. Tổng quan giải pháp và Tuyên bố giá trị

2.1 Định nghĩa giải pháp (BLUF)

Việc thay thế chuỗi "DC/DC cách ly + AC/DC + máy biến áp tần số lưới điện" truyền thống bằng nguồn điện trạng thái rắn SST mang lại:

Hiệu suất toàn chuỗi đạt ≥90,8% (+5%)
Diện tích lắp đặt giảm 65%
Hàm lượng đồng giảm trên 90%
Thời gian lắp đặt giảm 75%

2.2 Tuyên bố giá trị cốt lõi

Chiều giá trị	Chỉ số	So với truyền thống
Hiệu suất toàn chuỗi	≥90.8%	Truyền thống ~86%, +5%
Diện tích chiếm chỗ	−65%	Một mô-đun tích hợp
Hàm lượng đồng	−90%+	Kết nối trực tiếp trung thế loại bỏ thanh cái hạ thế dòng cao
Thời gian lắp đặt	−75%	Sản xuất trước tại nhà máy kết hợp cắm và chạy
Độ tin cậy	Dự phòng N+X	Tự động bypass khi một mô-đun bị lỗi

3. Kiến trúc hệ thống

3.1 Sơ đồ liên kết hệ thống (Theo từng tầng)

① Kết nối trung áp: đầu vào 10 kV vòng kép — kèm bảo vệ đầu vào và đo đếm
② Mô-đun nguồn SST (dự phòng N+X): 10 kV AC → thanh cái DC → đầu ra 400 V / 48 V, kèm bypass lỗi tự động
③ Tầng phân phối: đầu cột → tủ rack — máy chủ / lưu trữ / bộ tăng tốc AI
④ Tầng quản lý: giám sát môi trường và quản lý năng lượng

Lớp	Thành phần	Luồng công suất	Cơ sở thiết kế
① Kết nối trung áp	Vòng kép 10 kV	Lưới → SST	Cấp nguồn kép dự phòng
② Cấp nguồn SST	Mô-đun N+X	10 kV → DC → Phụ tải	Chuyển đổi tích hợp và dự phòng
③ Lớp phân phối	Đầu cột + tủ rack	DC/AC → Máy chủ	Phân phối cục bộ để giảm tổn thất
④ Lớp quản lý	Giám sát môi trường + EMS	Luồng thông tin	Giám sát hiệu suất năng lượng

3.2 So sánh với chuỗi truyền thống

Giai đoạn	Truyền thống	SST	Lợi ích
Biến đổi điện áp	Máy biến áp tần số lưới điện + AC/DC + DC/DC	Đơn vị SST duy nhất	Loại bỏ 3 giai đoạn biến đổi
Kiến trúc nguồn cung	Xếp chồng phân tán	Mô-đun và tích hợp	Diện tích −65%
Thi công	Đi dây tại hiện trường	Chế tạo sẵn tại nhà máy	Thời gian −75%

4. Thiết bị chính và Thông số kỹ thuật

Thông số	Giá trị	Ý nghĩa vật lý
Hiệu suất toàn chuỗi	≥90.8%	Tiết kiệm tổn thất của 3 tầng biến đổi
Diện tích chiếm chỗ	-65%	Mô-đun tích hợp
Hàm lượng đồng	-90%+	Kết nối trực tiếp trung thế
Thời gian lắp đặt	-75%	Gia công sơ bộ tại nhà máy
Độ tin cậy	Dự phòng N+X	Tự động bỏ qua sự cố
Cấp công suất	Mô-đun hóa và có thể mở rộng	Phù hợp với cụm AI

5. Điểm nổi bật kỹ thuật và Nguyên lý vật lý

5.1 Điểm nổi bật 1: Chuỗi nguồn tinh gọn hơn

Nguyên lý vật lý: mỗi giai đoạn chuyển đổi AC/DC hoặc DC/DC đều chịu tổn thất 3%–5%. SST hợp nhất biến áp, chỉnh lưu và cách ly thành một giai đoạn duy nhất, cắt giảm chuỗi từ năm giai đoạn xuống còn hai và loại bỏ những tổn thất đó.

Lợi ích định lượng: hiệu suất tăng 5% và PUE giảm đáng kể.

Giải pháp nguồn điện cho Trung tâm dữ liệu AI xanh

5.2 Điểm nổi bật 2: Kết nối trực tiếp trung áp

Nguyên lý vật lý: phương pháp truyền thống cần thanh cái hạ áp dòng cao (400 V, hàng nghìn ampe) để truyền tải điện, gây tổn thất đồng lớn. SST kết nối trực tiếp ở 10 kV, truyền tải điện ở điện áp cao và dòng điện thấp, do đó lượng đồng sử dụng cho thanh cái giảm mạnh.

Lợi ích định lượng: hàm lượng đồng giảm trên 90%, sinh nhiệt thấp hơn và giảm nguy cơ cháy nổ.

5.3 Điểm nổi bật 3: Cắm và chạy

Nguyên lý vật lý: việc sản xuất trước theo mô-đun tại nhà máy có nghĩa là chỉ cần lắp ráp và đi dây tại hiện trường.

Lợi ích định lượng: thời gian lắp đặt giảm 75%, giúp các trung tâm tính toán AI nhanh chóng đi vào hoạt động.

6. So sánh kinh tế với phương pháp truyền thống

Hạng mục chi phí	Truyền thống	SST	Tiết kiệm
Công trình dân dụng (diện tích mặt bằng)	Cơ sở	−65%	Đáng kể
Vật liệu đồng	Cơ sở	−90%	Cắt giảm mạnh chi phí vật liệu
Điện năng (hiệu suất)	Cơ sở	+5%	Tiết kiệm lớn hàng năm
Thi công	12 tháng	3 tháng	Doanh thu từ vận hành sớm

7. Các dự án tiêu biểu

Dự án	Ứng dụng	Dữ liệu chính
GDS Trùng Khánh	Tích hợp lưu trữ năng lượng kết nối trực tiếp	Hiệu suất tổng thể 90%
CNPC Côn Sơn	Trạm sạc	Hiệu suất trên 95%
Lưới điện Quảng Đông	Kết nối linh hoạt	Hiệu suất 98,7%

8. Tiêu chuẩn kỹ thuật và tuân thủ

Tiêu chuẩn	Phạm vi
GB 50174	Quy chuẩn thiết kế trung tâm dữ liệu
GB/T 34120	Lưu trữ năng lượng kết nối lưới điện
IEC 61850	Truyền thông

9. Cung cấp và Dịch vụ

Các module lắp ghép sản xuất sẵn tại nhà máy
Lắp đặt cắm-và-chạy tại hiện trường
Vận hành và bảo trì từ xa toàn vòng đời

Thiết bị đã triển khai

Thêm

Biến áp bán dẫn hiệu suất cao RWSST 8,5kV đến 40,5kV

Khám phá loạt RWSST Series SST (840-3360kVA). Tính năng dự phòng N+3, hiệu suất 98% & thiết kế tiền chế dành cho trung tâm dữ liệu. Giảm thiểu TCO & triển khai nhanh chóng. Xem thông số kỹ thuật.

RW Energy
Biến áp trạng thái rắn mô-đun cho tích hợp năng lượng linh hoạt

Khám phá biến áp trạng thái rắn SST sử dụng khối xây dựng điện tử công suất PEBB. Topology mô-đun cho phép tích hợp điện áp và công suất linh hoạt trên nhiều địa điểm khác nhau.

RW Energy
Biến áp trạng thái rắn mô-đun cho trung tâm dữ liệu dựa trên công nghệ PEBB

Biến áp trạng thái rắn mô-đun hiệu suất cao cho trung tâm dữ liệu Dựa trên công nghệ PEBB hỗ trợ kết nối AC và DC linh hoạt với mật độ công suất cao

RW Energy