从UPS到HVDC，一场涉及架构精简、能效提升和供电可靠性的技术跃迁正在全球数据中心领域悄然发生。

随着AI算力需求呈现指数级增长，数据中心单机柜功率密度正从传统的5-10kW向30-50kW甚至100kW以上迈进。这一变化对数据中心供电系统提出了前所未有的挑战。

面对这一趋势，高压直流供电系统（HVDC）正以其架构精简、高效可靠的优势逐步取代传统不间断电源（UPS），成为支持AI算力爆发性增长的关键基础设施。

01 三大瓶颈：传统UPS难以满足AI算力新需求

传统UPS系统在AI算力时代面临三重瓶颈。在能效方面，UPS系统因需经过交流/直流/交流多次转换，能量损失较大。实际运行中，传统UPS在典型负载下的效率通常仅在90%左右，而HVDC系统效率可达97%以上。

在可靠性方面，UPS系统中DC/AC逆变环节是可靠性最低的部件，其可靠性指数低至0.90，大大降低了整个供电系统的可靠性。

成本是另一大制约因素。2N架构的UPS系统需要配置两套完整的供电线路，导致投资成本大幅增加。数据表明，相同容量下，传统UPS供电架构的投资比HVDC高出约40%。

02 架构革新：HVDC如何实现供电系统精简高效

HVDC系统通过简化供电架构实现能效提升。传统UPS供电需经过AC-DC-AC两次转换，而HVDC直接输出直流电，减少了逆变环节，降低了能量损耗。

240V HVDC系统借鉴了通信行业-48V直流供电系统的成熟经验，采用直流母线排直接连接电池组、整流器和负载的设计，提高了系统可靠性。

在供电拓扑结构上，HVDC实现了配电层级的精简，从传统UPS的四级配电减少到三级甚至两级配电，使得供电路径更短，线路损耗更小。

03 数字对比：HVDC较UPS的性能优势量化分析

能效数据最为直观。实测表明，HVDC系统在全负载范围内效率可达96%以上，甚至可达97.5%，而传统UPS在低负载条件下效率大幅下降。

投资回报对比明显。以100kW系统为例，HVDC的建设成本比传统UPS低66%，占用机房面积少24.22%，年运营成本低16.22%。

对于一个10kW的数据设备，采用HVDC供电系统每年可节约电费约34018元人民币。在8年的生命周期内，对于320KW的IT负载，HVDC架构比2N UPS架构可节省电费157万元。

04 未来趋势：从240V到800V的电压升级路径

为满足AI算力不断增长的功率需求，HVDC系统正向更高电压等级发展。业界已开始从主流的240V/336V向400V/800V系统升级。

英伟达已发布《下一代AI基础设施的800V直流架构》白皮书，预计2026年中期开始规模化应用800V HVDC解决方案。维谛技术（Vertiv）计划于2026年下半年量产800V HVDC产品系列。

800V系统可进一步降低传输损耗，在传输相同功率时电流减半，线损减少为原来的四分之一，同时节省铜缆用量和空间布局。

05 生态格局：全球HVDC市场与主要玩家分析

中国是HVD技术应用的重要市场。科华数据、中恒电气、维谛技术等企业已在这一领域占据领先地位。科华数据高压直流系统2025年第一季度出货量同比增长200%，预计全年装机量将突破2000套。

全球范围内，HVDC市场正快速增长。据QYResearch数据，全球HVDC传输系统市场规模将在2029年达到155.9亿美元。而根据国际聚变工业协会报告，过去5年全球聚变行业总投资额从2019年的19亿美元飙升至2025年的97亿美元。

海外市场，Meta、微软、谷歌和亚马逊等大型互联网公司正在推动DC400V或DC800V供电模式发展，预计在2026年下半年实现应用。

HVDC取代UPS已成为数据中心供电技术发展的明确趋势。随着电压等级从240V向800V提升，HVDC还能够更好地适配太阳能、风能等直流型清洁能源，助力数据中心实现低碳化运营。

未来，随着AI算力需求持续增长，HVDC技术将进一步发展，成为支撑数字经济发展的关键能源基础设施。