在全球电能质量治理市场蓬勃发展的背景下，数据中心正成为驱动行业增长的核心引擎。根据Precedence Research的统计与预测，全球电能质量治理市场规模有望从2024年的386亿美元增至2030年的563亿美元，复合年增长率（CAGR）达到6.5%。伴随着国内外互联网巨头及云厂加大资本开支投入，AIDC（AI数据中心）建设的提速，全球数据中心IT侧新增装机功率预计将从2024年的10.5GW激增至2030年的40.3GW。
　　
　　这种爆发式的增长，对数据中心的供电系统提出了前所未有的挑战与需求，促使行业思考更高效、更可靠的供电解决方案，并推动从传统的UPS（不间断电源）向HVDC（高压直流）的演进。而HVDC系统天然的直流特性使其更易于与光伏、储能等多种直流设备高效集成，构建数据中心微电网或”源网荷储”一体化系统。
　　
　　与此形成对比的是，传统UPS作为一种单向备电设施，其功能主要局限于短时供电保障，无法深度参与电网互动。即便储能型UPS提升了能效，其核心功能仍仅限于备电。然而，HVDC系统，特别是当它与智能化的电力转换系统（PCS）及AI算法相结合时，则能实现更灵活的智能调度，大幅优化能源利用效率。例如，这种融合方案可以支持峰谷电价套利、频率调节等综合能源管理功能，将数据中心的储能从被动备用转变为主动的能源管理者。
　　
　　01
　　
　　背景与演进驱动：数据中心功率密度与效率需求升级
　　
　　数据中心正面临巨大的能源消耗和空间压力。根据国家数据局的规划，到2025年将实现60%以上新增算力在国家枢纽节点集聚，新建大型数据中心使用绿电占比超过80%。2023年4月工信部等发布的《绿色数据中心政府采购需求标准(试行)》更指出，数据中心使用的可再生能源使用比例应逐年增加，要求至2030年达100%。IP化通信技术的IP化趋势、IDC机房规模的日益扩大以及IT设备的广泛应用，使得传统UPS电源作为主要供电方式的弊端逐渐显现。
　　
　　传统的IDC向AIDC转型，将带来更高的装机功率和能源消耗。例如，通用型服务器原来只需要2颗800W服务器电源，而AI服务器的需求直接提升为4颗1800W高功率电源，导致单机架功率可从12-15kW飙升至30-40kW。这种高的设备功率，必然带来更高的无功和谐波，对电能质量造成新挑战。传统UPS供电模式下，其固有的可靠性不足、转换效率低下以及输入电流谐波大等缺点，使得大型UPS系统故障频繁发生，严重影响了通信的稳定性和经济性，甚至造成重大经济损失和社会影响。电能质量问题若得不到有效治理，轻则增加耗电功率、降低电气设备使用寿命，重则导致数据中心板卡和整个机架烧毁的风险，带来严重安全隐患和经济损失。
　　
　　在“双碳”背景下，降低PUE（电能利用率）成为数据中心衡量能效的重要指标和政策导向。提升UPS供电系统的效率可以有效降低PUE，以10MVA的数据中心为例，UPS每提升1%效率，可降低PUE约0.01。因此，寻求更高效、更可靠、更绿色、更节省空间的供电方案，成为数据中心供电系统演进的必然趋势。越来越多的运营商开始探索采用HVDC技术替代UPS供电的方案，部分省市已开始小规模商用试点，同时主流设备厂家也在积极推出HVDC供电电源以满足市场需求。
　　
　　02
　　
　　核心技术演进：从“交直交”到“交直”的简化与优化
　　
　　传统的UPS系统，其工作原理是典型的“交直交”双重转换。它主要由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关组成。市电正常运行时，交流电（如380V/220V）经AC/DC整流器变换为直流电，同时给蓄电池充电；接着，直流电再经DC/AC逆变器变换为纯净的交流电供向负载。当市电运行系统出现异常时，蓄电池放出电能，通过逆变器变换为交流电向负载供给，保证设备正常运行。然而，这种双重转换过程中，逆变环节和功率器件不可避免地会产生热能损耗，降低了电能利用效率。特别是在实际应用中，为确保UPS系统的可靠性，主机通常采用n＋1（n＝1、2、3）方式运行，且后端负载的谐波和波峰因数也会限制UPS主机的运行。这导致UPS单机设计的最大稳定运行负载率通常仅为35～53％，使得UPS主机长期在低负载率下运行，其转换效率往往低于80％，远低于其理论最佳效率。
　　
　　近年来，市场上出现了储能型UPS，在传统UPS基础上升级了硬件与软件，以支持锂离子蓄电池，并实现峰谷充放套利功能。例如，北京快手的数据中心曾试验性部署一套容量约几百千瓦的小型区域性储能设施，利用锂离子蓄电池实现一天“两充两放”操作，即凌晨充一次、早上放一次，中午再次充满、下午或晚高峰时段再放一次。储能型UPS在硬件方面提升了充放能力，使其能够支持锂离子电池的4C-6C等高倍率特性；在软件方面增加了可编程时间表功能，可根据不同地区工业用电的峰谷差设置具体充放时间。其成本相较传统UPS提升约5%，主要来源于硬件升级及软件开发费用，但最大的成本支出来自所使用的锂离子蓄电池。高倍率电池（如4C-6C）成本约为2元/瓦时，而低倍率电池（如0.5C或1C）成本约为1元/瓦时，高倍率电池的价格是低倍率的两倍以上。尽管如此，储能型UPS仍是传统交流供电架构下提升能效、实现能源管理的重要探索。
　　
　　HVDC（高压直流）方案则代表了一种更简化的供电路径，直接对采用220V交流输入电源的设备供电，与常用的-48V直流电源不同。其核心优势在于仅需一次AC/DC变换。380V/220V交流市电经AC/DC整流器变换为240V/380V高压直流电，再经过配电模块输出，将直流电配送至各个通信设备中。整个运行过程比较简单，减少了逆变环节和功率器件，从而降低了热能损耗，提高了供电效率。HVDC系统采用电池直接挂母线设计，这意味着电池组可以直接连接配电模块，为通信设备末端输送源源不断的电源，无需利用逆变器进行转换，降低了故障的发生几率，提高了可靠性。
　　
　　HVDC供电技术在技术层面展现出显著优势：其系统可靠性极高，得益于模块化并联冗余，大型直流系统几乎可实现零瘫痪，可靠性可达“10个9”级别。同时，HVDC显著节能，模块化设计确保整流器在高负载率下高效运行，输入功率因数通常超过0.99且谐波含量控制在5%以下。此外，HVDC具备高带载能力，能轻松应对高电流峰值负荷，且直流电源的割接改造极为便捷，支持不停电操作。
　　
　　03
　　
　　HVDC相较UPS的显著经济与空间优势
　　
　　在需要同等供电容量和保障高度可靠性的前提下，高压直流（HVDC）系统相较于传统的不间断电源（UPS）系统，在整个生命周期的经济性上通常展现出更为显著的优势。
　　
　　1.初始建设投资（CAPEX）方面
　　
　　HVDC电源设备本身因其设计更为精炼，通常不需要庞大的UPS主机柜体，并且其电气连接也相对简化，例如无需复杂的旁路回路电缆，从而直接降低了设备采购成本。此外，由于HVDC系统对前端市电及备用发电机组的容量需求有所降低，这使得在前端电源系统的配置上也能实现投资的优化。更进一步，HVDC设备通常更为轻量化，对机房楼板的承重要求随之降低，这便为机房土建成本的控制带来了积极影响。综合这些因素，选择HVDC方案往往能在项目初期就实现整体投资额的有效降低，并且其系统架构还支持电源容量的分期建设，为资金的灵活运用和投资效益的逐步优化提供了可能。
　　
　　2.长期运营成本（OPEX）方面
　　
　　在能源转换效率方面，HVDC系统在运行过程中自身消耗的电能更少，直接减少了日常电费支出。同时，由于能量损失小，其产生的废热也相应减少，从而显著降低了用于电力设备散热的空调系统的能耗，这在电费中也占据重要部分。在维护方面，HVDC系统广泛采用模块化设计，使得故障排查和部件更换更为便捷迅速，降低了对特定原厂服务的依赖，并可能因为维修市场的多样性而带来更具竞争力的维修价格，从而减少了整体的维护成本。最后，HVDC系统紧凑的物理布局能够有效节省宝贵的机房占地面积，这不仅在初期建设时降低了空间成本，也提高了数据中心空间资源的利用效率。因此，从长期运营和整体拥有成本来看，尤其对于大规模、高密度的用电场景，HVDC的经济效益将随着时间的推移而愈发显著。
　　
　　04
　　
　　HVDC的未来方向：深度融合储能系统
　　
　　HVDC供电技术，凭借其独特的架构和效率优势，正对数据中心乃至更广泛的储能行业和产品产生深远影响。
　　
　　1.重塑储能集成架构，实现极致简化与效率提升
　　
　　HVDC的核心设计理念是“电池直接挂在输出母线上”，相较于传统UPS的多次转换，HVDC省去了额外的交直流转换环节，实现了从电池到负载的纯直流路径。这种架构上的简化，直接减少了能量转换的环节和功率器件，从而显著降低了充放电过程中的热能损耗。即使储能型UPS已能支持锂离子电池并实现峰谷套利，HVDC在全直流供电架构下，能进一步减少转换环节，使得储能系统的整体效率更高，能更经济高效地进行能量管理。
　　
　　2.催生更灵活、更智能的储能应用模式
　　
　　由于电池直接挂接在HVDC输出母线上，这为整流模块提供了非常可靠的节能休眠条件，电源系统可根据负载灵活启停模块，大幅提升轻载下的系统效率。这种智能的能量管理模式，使得储能不再仅仅是后备电源，更是电能优化管理的核心组成部分。凭借其高效率和灵活控制能力，HVDC供电系统中的储能模块能够更好地参与电网辅助服务，如削峰填谷（峰谷套利）、需求响应等，将数据中心的储能从被动备用推向主动能源管理者，为电网提供支撑并创造额外收益。
　　
　　3.加速储能产品向高功率密度、全直流生态的演进
　　
　　随着AIDC对高功率密度和瞬时响应的需求激增（如单机架功率可达30-40kW），HVDC系统将倒逼储能产品采用更高倍率（如4C-6C）的锂离子电池，以满足智算中心严苛的供电需求，从而影响储能电池产品的研发方向和市场偏好。更重要的是，HVDC是构建“全直流供电架构”的核心支柱。未来智算中心中，光伏、储能、IT服务器、直流充电桩、直流照明和空调设备等直流设备的比重将越来越大。HVDC作为连接这些直流源与负载的桥梁，将促使储能产品设计必须兼容并深度融入这一全直流系统，推动储能产品向直流接口标准化、系统集成化方向发展。
　　
　　05
　　
　　下一代HVDC技术演进：高压直流的未来格局
　　
　　当前主流的240V或336VHVDC方案渗透率仅约为15%，并预计难以显著提升（目前国内腾讯、阿里和百度的新建数据中心中HVDC渗透率约为20%–25%）。然而，新一代HVDC方案（正负400V或800V高压直流）正迎来快速增长。该方案将替代传统HVDC和UPS电源系统：电源系统直接输出480V，通过正负400V或800V的高压直流输送至机架，机架内的PSU（PowerSupplyUnit）直接接收高压直流并转换为48V输出。虽然理论上采用纯DC–DC设计最为理想，但目前市场上的PSU多数仍需兼容AC–DC与HVDC，纯直流PSU产品较为稀缺。
　　
　　在北美市场，大型互联网公司的自建数据中心推动了正负400V供电形式的发展。Meta、微软、谷歌和AWS等公司已联合研发该方案，并计划于2026年下半年实现首批发货。其中维谛与Meta直接合作，Meta与微软联合提出了具体技术方案。与此同时，维谛、台达、伊顿、施耐德、华为及国内的中恒等厂商也在积极参与正负400V或800VHVDC技术研发。当前大量中立租用数据中心仍采用传统交流配电，但如果新方案在性价比、可靠性和用户接受度方面取得突破，预计两到三年后更多中立平台将逐步跟进。
　　
　　国内与北美在下一代HVDC方案研发上存在显著差异：国内根据国家标准将额定电压设定为+325V（总750V），而北美普遍采取+400V设计。就研发进度而言，北美大型科技公司推进更快；国内虽有三大运营商、BAT及部分第三方租赁数据中心启动相关开发，但整体进度相对滞后。市场需求方面，北美因GPU服务器大规模部署，对高功率密度和高效能供电系统需求旺盛；而国内受限于限购政策与价格因素，高性能计算设备普及率较低，导致对新一代高压直流系统需求不足。
　　
　　06
　　
　　竞争格局分析
　　
　　国内HVDC市场集中度较高，浙江中恒位居领先，四家第二梯队厂商（中达、维谛、动力源、科华）各占约10%份额。上游器件层面，纳微、禾望等以GaN/SiC技术为核心，支撑800VHVDC系统的高效化发展。下游整机集成商（盛弘、科华、麦格米特、台达、光宝）则各自发挥成本控制、本地化服务和研发优势，助力中国HVDC技术从240V向400V/800V新一代架构平稳演进。
　　
　　1.浙江中恒电气
　　
　　作为中国HVDC领域的绝对龙头，浙江中恒凭借先发优势和深厚的技术积累，占据了约30%–40%的市场份额。其主要客户包括百度、阿里巴巴、腾讯等大型互联网企业，中恒为其提供定制化的240VHVDC解决方案，并已经锁定2025年面向阿里800V升级的首批订单。凭借对互联网行业超高可靠性需求的深入理解，中恒在核心供电架构设计、整机制造和本地化服务方面优势明显，使其成为互联网云厂商首选供应商。
　　
　　2.中达电通
　　
　　中达电通作为国产第二梯队成员之一，约占10%市场份额，以其完善的电源电子设计能力和灵活的定制化能力著称。公司主要面向通信设备和数据中心市场，能够提供从整流模块到整机交付的一体化HVDC解决方案。
　　
　　3.维谛技术（Vertiv）
　　
　　维谛凭借作为英伟达800VHVDC方案的战略合作伙伴，在海外市场具有领先地位，也是国内厂商的重要代工对象。公司已公布2026年下半年正式发布的800VHVDC产品，专门匹配英伟达新一代算力平台，并已在准备样机测试。维谛技术具有成熟的海外供应链和丰富的高可靠性供电经验，借助其新一代功率器件技术，为高功率密度数据中心提供可靠支持。
　　
　　4.动力源
　　
　　动力源是中国最大的算力中心HVDC电源供应商，是华为、阿里、腾讯、百度指定HVDC电源供应商。在定制电源领域，公司为华为定制的180W产品实现批量生产与交付，450W定制电源产品也完成了样机交付。
　　
　　5.科华数据
　　
　　科华在IDC多产品矩阵中占据重要地位，涵盖UPS、HVDC与液冷解决方案。科华现阶段约占国内HVDC市场10%左右，未来2025年将随着腾讯400V-800V平台升级而迎来订单高增。其“UPS+HVDC+液冷”一体化布局，使其在数据中心综合节能与可靠性方面具有明显竞争力。
　　
　　6.禾望电气
　　
　　禾望电气是维谛技术的海外代工商，国内最早部署SST（固态变压器）技术，且已经开始在部分机架级HVDC产品中使用SiC、IGCT等新型功率器件。凭借其在锂电与储能电池领域的技术积累，禾望在HVDC+储能融合应用方面具有先发优势，为需要本地化制造的海外市场（如北美数据中心）提供核心组件和技术支持。
　　
　　7.盛弘股份
　　
　　盛弘股份为维谛配套直流空调电源，其产品在全球数据中心电能质量领域名列前茅。公司已开始布局UPS与HVDC产品线，并凭借模块化设计与本地化制造能力，为客户提供从直流空调到整机配电的整体解决方案。盛弘在配电保护器件（如直流断路器、熔断器）方面正加快研发，以弥补当前市场上专用元件的短缺。
　　
　　8.纳微半导体
　　
　　纳微近日与英伟达合作开发800VHVDC架构，其推出的12kWGaN/SiC电源单元在AIDC领域实现97.8%转换效率。纳微的高效半导体器件为HVDC系统提供了技术支撑，并通过参与英伟达的800V联合研发，巩固了其在高压直流电源市场的上游地位。
　　
　　9.台达电子
　　
　　台达已在海外展会发布19英寸、72kW800VHVDCPowerShelf电源机架新品，集成两个36kW模块，满足高功率密度机架需求。凭借全球化研发与制造网络，台达将成为国内外数据中心向800VHVDC平台升级的重要推手，并与科研院所和大型云厂商紧密合作，共同推进下一代HVDC标准。
　　
　　10.光宝科技
　　
　　光宝在电源系统领域深耕多年，凭借在高频变换器和自主IP方面的积累，具备将其800VHVDC方案迅速商业化的能力，尤其面向国内新建高性能数据中心项目。
　　
　　07
　　
　　结语
　　
　　从UPS到HVDC的演进，并不仅仅是数据中心供电技术的孤立革新，它更是在当前储能产业“内卷”白热化的浪潮中，投下的一枚蕴藏巨大商业潜力的“深水炸弹”。当传统储能应用场景的竞争日趋激烈，利润空间不断被压缩，HVDC与储能的深度融合，正以其对效率的极致提升、对架构的颠覆性简化以及对应用模式的创新性拓展，开辟出一条高价值的蓝海航道。这不仅为在激烈市场中寻求突破的储能企业提供了差异化竞争的利器，更为整个能源价值链——从设备制造商、系统集成商到最终用户——带来了重塑商业模式、挖掘增量价值的黄金机遇。在这场以效率和智能为核心的能源变革中，谁能率先把握HVDC与储能融合的脉搏，谁就能在这片充满机遇的新大陆上，抢占先机，定义未来。这不仅是技术的迭代，更是商业智慧的角逐，昭示着一个崭新的、高能效、高回报的储能商业时代的到来。
　　
　　编辑：Harris