當前，我國的數字經濟不斷提速發展，從數字中國、新基建到「東數西算」戰略的啟動，數據中心產業規模不斷擴大，其高能耗的問題也日益凸顯。伴隨著國家「雙碳」戰略的提出，數據中心的發展需要結合節能降碳，又再度加速數據中心向「綠色」轉型。
從工信部等六部門公布的國家綠色數據中心名單來看，提升新能源利用率是數據中心「綠色化」的一大手段。例如，入選名單的阿里巴巴張北數據中心，其綠色能源使用率超過50%。如百度、騰訊等數據中心相關頭部企業也都提出不晚於2030年，實現100%綠色電力」的目標。
高效可靠
創新綠色數據中心大勢所趨！
近年來，隨著數據中心節能減碳力度的加大，尤其是「零碳」、「近零排放」等發展趨勢下，新能源將成為數據中心未來電力的基礎。新能源直流供電系統具有控制快速靈活、系統效率高、供電容量大、線路損耗小、電能質量高、具備無功補償能力等優點，更適合於分布式電源、儲能裝置和直流負荷的靈活接入，是數據中心供能系統發展的重要方向。
為解決數據中心新能源供給問題，提升空間的利用效率。經過多年發展，HVDC、巴拿馬電源以及固態變壓器（SST）等電源解決方案不斷湧現，其中SST隱隱有著成為數據中心供配電系統終極解決方案的趨勢。
「數據中心傳統的UPS供電方案，是由高壓配電櫃、變壓器、低壓配電櫃、UPS等組成。經歷了多年的發展，整體系統方案相對成熟。但缺點也相對明顯，如設備種類數量多，電能變換環節多，占地面積大，轉換效率低等。針對這些固有缺點，目前行業內也展開大量新拓撲、新方案的研究。」西安西電電力電子有限公司副總經理白世軍介紹到。「數據中心的核心設備其實是伺服器等設施，而傳統方案中供電設備品牌眾多，採購及現場安裝管理也存在諸多問題，導致交付周期長達6-12個月甚至更久，這些都會阻礙數據中心的投資建設。」
針對用戶痛點，西電電力電子提出了基於SST技術的數據中心中壓直供直流電源產品。白世軍表示，不同於傳統方案的分散式設備，產品採用一體化設計，省卻設備間的聯試聯調環節。中壓10KVac接入後，可以直接輸出240V直流電源。同時，SST簡化了鏈路傳輸環節，供電鏈路更簡潔，可保證傳輸效率大於97.5%。產品出廠前完成預製預調，在現場可以實現「即插即用」，由此來大幅壓縮整個供電鏈路的建設周期，達到「小於90天」建設周期目標。
公司產品線總監石松進一步補充道，通過高頻隔離有效提升設備功率密度，無需配置工頻/移相式變壓器、低壓配電櫃等，占地面積相比於HVDC方案減少63%以上，有效降低數據中心初期建設投資成本及全生命周期投資收益率。產品覆蓋500kW至3MW不同容量等級，支持客戶深度定製，可實現按需建制、隨需擴容。
破解「卡脖子」
市場化落地成本為王！
在解決空間、效率問題後，成本才是用戶最關心的問題！數據中心具有技術壁壘高、投入大、成本高的特點，需要在基礎設施上儘可能地降低成本和提升效率，以換取市場的青睞。
電力電子技術給人的印象始終是優點眾多，而缺點就一個字「貴」！這也是該技術在市場推廣中的一大「卡脖子」難題。傳統SST發展是立足於電力行業的，拓撲方案也更適用於電力行業。同時受限於進口器件價格、控保技術等原因，價格一直「居高不下」，不適宜在IT行業推廣。
「目前，經過公司團隊的不懈努力，可以實現壓縮SST成本達65%以上，與傳統供電方案成本基本一致。」白世軍向北極星電力網透露，壓減成本其實非常困難。公司研發團隊歷時一年，針對數據中心供電自身特性進行拓撲疊代，開發出了低成本拓撲方案。同時在開關器件、隔離變等關鍵部件上進行全方面的國產化替代，並對控保系統做進一步優化，在保證可靠性的同時做足「減法」。
關於「減法」，石松總監進一步補充道，固態變壓器的「高頻隔離+功率器件」方案，捨棄了傳統方案中必備的工頻電力變壓器、移相變壓器等環節，供電鏈路更簡潔，同時實現了模塊軟開關技術，大幅降低的功率器件的開關損耗，模組化的設計使整機具備冗餘能力，降低了維護難度以此實現了供配電系統的高效運行，同時低成本與高拓展的特性可大幅降低創新產品的推廣難度，並可根據用戶實際需求，輕鬆選代為各類新能源融合接入的「能源路由器」。
據介紹，目前數據中心電源類企業中，還沒有類似產品推出，僅有如西電電力電子等極少數企業可實現市場應用。如今，該產品已經完成「東數西算」數據中心貴安項目一期項目的3台（單台2.4MW）供貨，可以預見SST未來在數據中心中將大量被使用，是提高供電效率和數據中心100%使用新能源接入的優質解決方案。
最後，在談及數據中心未來能源系統思路時，白世軍認為，「微電網有望成為數據中心用電最優解。『東數西算』工程與西電東送、南水北調等工程相同，也將是一個投入規模大、建設周期長的戰略性工程。在綠色轉型發展趨勢下，數據中心的主要任務應是節能降碳為主，未來數據中心的電力來源必然是以新能源為基礎，微電網技術非常適合數據中心，可對此展開探索研究。」
未來，隨著「源網荷儲」之間能量互聯互通，新能源的高效、高比例消納目標的實現。相信SST會在新能源併網、交直流電網互聯以及高密度電池接入方面均得到廣泛應用，成為推動「源網荷儲」一體化、助力構建新型電力系統能量管理樞紐的理想載體。
作者：北極星電力網 Kung