百度吴双鹤：能效、空间焕新，重塑UPS电源新生态——百度瀚海U系列集中式电源方案

1 前言

随着IDC行业规模持续放量增长，算力需求的爆发使得数据中心需求量屡创新高，尤其是以NVIDIA为代表的AI算力服务器的爆发式发展，IDC供电解决方案受到了越来越多的关注，传统2N UPS方案及DC800V高密供电方案是目前应用最多及讨论最广泛的方案。

2024年百度在行业率先发布“瀚海”800V高压直流供电方案，在提高数据中心供电全链路效率、节省铜材、支持更高功率密度机柜、降低数据中心PUE等多方面均具备突出优势，并完美契合AI高密机柜供电需求。

百度2024年行业首发“瀚海”H系列高压直流电源技术：瀚宇星辰，海纳百川——百度“瀚海”电源技术助力数据中心迈向智算新时代

虽然高密算力的供电形式逐步统一到直流800V供电方案，但在高密算力大规模到来之前，大量的市场需求仍然是传统2N UPS供电方案。传统方案在设计、交付等多方面仍存在一定的局限性。

百度数据中心技术方案经过十几年的积累，逐渐形成AIDC解决方案，既包含针对高密机柜的解决方案，也有对现有系统的不足持续性改进，目前迭代到AIDC 2.0.作为AIDC的关键产品，本文将深入剖析IDC电源系统面临的容量匹配、功率密度等问题，通过技术创新提出更合理、高效的配电方案，应对不同的算力场景，并以此为基础发布百度IDC电源方案及瀚海U系列产品。

2 传统IDC电源系统面临的挑战

电源系统涉及从10kV到末端AC220V/DC240V/DC800V全链路的方案，包含中压、变压、低压、不间断电源、分配等各个环节，而传统UPS电源系统在方案、交付、质量等各方面均难以应对数据中心的高密式发展。

2.1 传统UPS与变压器容量难以匹配

传统UPS方案的架构基本类似，以单台2500kVA变压器为例，主要有两种应用方案：方案一为4台600kVA并机，方案二为2台500kVA并机+3台600kVA并机。方案一的UPS容量不能充分利用变压器容量，而方案二的系统相对复杂，成本及容量池化等方面非最优。变压器与UPS容量的匹配无法实现物尽其用，效率难以最佳。

图2.1 传统4台600kVA容量UPS并机方案

图2.2 传统4台600kVA容量UPS并机方案结构

2.2 传统UPS单柜功率密度低

传统UPS方案中，以2500kVA电力模块为例，整套电源的尺寸中UPS及对应的输入开关柜占据60%，严重影响电源功率密度的提高，尤其在高密机柜供电时，配电系统的密度无法适应，数据中心机房与配电的面积比无法匹配，是对数据中心设计、交付的严峻挑战。

2.3 传统UPS配套器件未充分利用

传统UPS方案中，600kVA容量的UPS输入输出开关1250A，但在各厂商产品中1250A断路器与1600A断路器属于同一规格，断路器的容量无法充分利用;并且在2台500kVA并机+3台600kVA并机系统中，2套大容量的维修旁路断路器均没有完全利用4000A的可用最大容量。

图2.3 主流厂商电力模块产品

3 百度瀚海U系列集中式电源方案

面对传统UPS电源系统的问题，百度通过技术创新，研发最适配的UPS电源产品，提高功率密度，极致缩短配电路径，标准化电源系统设计，更好地服务数据中心的算力和建设需求。

3.1 UPS创新，提高功率密度

将原有单机600kVA容量的UPS提升到875kVA，以单模块125kVA为单位，通过模块数量的不同实现不同容量的设置，整机效率97.5%以上，业内效率最高;单机高度1.5m，完美适配电力模块，并且UPS与电力模块完全解耦。

单机容量可以实现625、750、875kVA三个功率段的选择。解决UPS容量与变压器容量的匹配问题，①2500kVA变压器配置4台750kVA，避免原600kVA容量UPS超过4台并机的困难;②2500kVA变压器配置3台875kVA容量的UPS，替代原有4台600kVA容量UPS并机系统，优化整套系统的配电和器件匹配方案。

传统600kVA容量UPS无法支持柜内模块冗余，所以在UPS模块故障时，需要及时更换模块并入系统，在某些特定场景对系统稳定运行影响较大;而新型UPS支持柜内模块冗余设置，在应对故障维修等场景时比原有方案更好地保障系统的稳定运行。

图3.1 高密UPS及低压柜(解耦)

3.2 电力模块创新，极致缩短配电路径

将原有电力模块的开关柜与UPS左右布局，创新设置为上下布局，极致缩短主母排、连接母排的长度和配电断路器数量，单套电力模块长度缩短20%以上，铜排使用量减少30%，整体方案极致简化。

电力模块与UPS完全解耦，标准化电力模块和UPS产品的对外接口，可极其便捷地更换UPS，实现兼容各厂商产品。

图3.2 新型3台875kVA容量UPS并机方案

图3.3 新型3台875kVA容量UPS并机方案结构

以传统单台UPS容量600kVA，电力模块方式交付为例，输入输出开关柜深度1.2m、宽度0.8m，UPS宽度0.6m，功率密度为600kVA/((0.8+0.6)*1.2)m² = 357kVA/ m²。而采用新型电力模块方案，输入输出开关柜及UPS整体深度1.2m、宽度0.8m，功率密度为875kVA/(0.8*1.2)m² = 911kVA/ m²，功率密度提升2.5倍。

4 百度瀚海U系列集中式电源

基于上述分析，为了解决电源系统上下游匹配、高密、集成交付等问题，百度联合合作伙伴，共同开发新电源系统，全面适配数据中心设计和建设需求定义产品规格。研发新一代高密UPS集中式电源系统——百度瀚海U系列集中式电源。

瀚海U系列集中式电源在测试、交付、运行等多方面具备极强的优势：

高密高效：UPS效率97.5%，单台UPS容量提升到875kVA，功率密度提升2倍以上。

高性价比：配电链路铜排用量节省30%，同步降低配电损耗，电源成本降低10%+。

空间集约：大幅节省配电室空间，较传统分立式部署节省配电面积55%，单配电室面积可从900㎡降低到400㎡。

标准合规：多场景下单系统长度均小于15m，避免分段设计，易满足配电设计标准要求。

便捷更换：柜内布局及上下游连接极致简化，UPS整机可便捷更换，兼容不同品牌。

冗余配置：UPS柜内模块可冗余配置，提高方案可靠性。

集中监控：集中式电源具备统一监控、故障定位及AI分析及预测功能，全方位支撑数据中心的智能化安全运行。

敏捷交付：产品标准化设计，预制化生产，敏捷交付。

图4.1 百度瀚海U系列集中式电源模块

5 百度瀚海U系列集中式电源的典型应用

5.1 典型应用1：2500kVA变压器配置4台750kVA

此应用避免原600kVA容量UPS超过4台并机的困难;解决单台2500kVA系统下UPS并机数量过大的问题，并且解决了UPS容量不匹配变压器的问题，使得变压器容量和UPS容量根据实际情况灵活匹配，例如可替代2台500kVA+3台600kVA的应用场景。

5.2 典型应用2：2500kVA变压器配置3台875kVA

此应用替代原有4台600kVA容量UPS并机系统，在某些负载率要求严格的场合使用，减少配电器件，并且解决了3并机系统单台故障时，剩余容量不足的顾虑，2台875kVA并机的容量与3台600kVA并机的容量基本相当。

6 IDC电源系统的研发及展望

百度“瀚海”电源系统已经包含了AC220V、DC240V、DC800V等系列产品，为全面覆盖从市电引入至负载供电的全链路产品，百度后续将继续联合合作伙伴，在电源、线路保护、末端配电、CRPS等关键设备及配电路由，针对不同的负载和数据中心环境，研发匹配的供电方案。

百度诚邀行业伙伴，丰富新型集中式电源产品，推动产品的优化迭代，降本增效，为行业发展做更大的贡献，为算力需求提供更适应的产品。

作者：百度在线网络技术（北京）有限公司，IDC资深电气工程师，吴双鹤

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