Переход на 800 В постоянного тока: какие вызовы стоят перед центрами обработки данных?

56 минут назад

© Фото: RUБЕЖ

Рост вычислительных мощностей, обусловленный развитием искусственного интеллекта, ставит перед инженерами новые задачи. В рамках сессии "Концептуальная схема построения электроснабжения ЦОД для перспективного применения высоконагруженных стоек" на Российской неделе ЦОД, прошедшей в конце марта 2026 года, эксперты группы «Филанко» и компании HD Электрик Рус предложили модель, которая может стать основой для создания нового поколения центров обработки данных.

Типичная система, построенная на переменном токе 0,4 кВ с обязательным этапом двойного преобразования, уже начинает упираться в физические и экономические ограничения. Предложенная концепция предполагает интеграцию схемы с использованием шины постоянного тока высокого напряжения (800 В) и твердотельных трансформаторов.

Проблемные поля и технические риски

Одной из основных проблем остается высокая концентрация населения в определенных областях России, что приводит к локальным сложностям с подключением электрических мощностей. Основные зоны притяжения — Московская, Санкт-Петербургская и Южная агломерации. Это дефицитные регионы как по энергетическим, так и по земельным ресурсам. Особенно остро вопрос стоит в Москве, где подключиться по среднему напряжению уже практически невозможно. Таким образом, ключевыми проблемными точками являются рост энергопотребления на одну стойку и дефицит площадок в зонах присутствия.

Классическая схема электроснабжения ЦОД сегодня выглядит следующим образом. От сети получают высокое напряжение, затем производят двойную трансформацию — в среднее напряжение, а затем до уровня 0,4 кВ, после чего через ИБП двойного преобразования питание подается на ИТ-нагрузку, которая по своей сути является нагрузкой постоянного тока. По оценкам экспертов, потери от точки ввода напряжения до питания кристалла составляют около 14–15%, причем значительная часть приходится на многократные преобразования.

Предлагаемый концепт: шина постоянного тока 800 В

Альтернативная архитектура, предложенная докладчиками, предполагает отказ от промежуточного звена переменного тока среднего и низкого напряжения. Вместо этого после ввода среднего, а в перспективе нескольких лет и высокого, напряжения устанавливается твердотельный трансформатор (SST), который сразу формирует шину постоянного тока напряжением 800 В. Данные решения уже имеют опыт применения в мировой практике для напряжений 10 и 35 кВ, а трансформаторы подобной технологии на высокое напряжение находятся в разработке.

«Выбор напряжения сделан в пользу 800 вольт, как общеприменимого класса напряжения в солнечной и ветрогенерации, и большая часть преобразователей на 800 В DC уже имеет практику применения в энергетике и в компонентной базе ИТ-оборудования», - пояснил Павел Ефремов, директор по развитию HD Электрик Рус.

К этой шине можно подключить системы накопления энергии (батарейные массивы, суперконденсаторы), альтернативные источники (солнечные панели, топливные элементы), а также ИТ-нагрузку по цепи постоянного тока. Как отметили спикеры, часть компонентной базы для данного решения уже представлена и имеет опыт эксплуатации, но полноценное комплексное решение еще предстоит разработать.

Положительные эффекты перехода на новую технологию

В первую очередь, снижаются потери от многократного преобразования. Кроме того, упрощается интеграция накопителей и альтернативной генерации: солнечные панели и ветрогенераторы работают с постоянным током, поэтому их подключение к шине 800 В не требует дополнительных инверторов. То же касается систем накопления электроэнергии, таких как суперконденсаторы и батарейные массивы.

Стоит отметить, что решение поможет повысить качество электроэнергии, которое остается «точкой роста» современных ЦОД ввиду большого количества нелинейных нагрузок.

«Если адаптировать механическую нагрузку ЦОДа под постоянный ток, можно избежать возникновения гармонических искажений, а проблему резкого роста потребления можно решить применением суперконденсаторов, которые уже справляются с 20–30-процентным увеличением пусковых токов, что повысит надежность всей системы», - сказал Павел Ефремов.

Вопросы внедрения и безопасность

Напряжение 800 В постоянного тока предполагает внедрение иного уровня электробезопасности: необходимо пересмотреть подход к коммутации, защите и обучению персонала. Впрочем, как отметили эксперты, это скорее вопрос культуры эксплуатации. Исторически люди привыкли работать с электричеством, и никто не сует пальцы в розетку — так же будет и с новым напряжением.

Докладчики также затронули вопрос совместимости с существующим оборудованием. Для ИТ-нагрузки, рассчитанной на традиционные мощности, потребуются компактные преобразователи. По оценкам выступающих, в перспективе десятилетия можно будет наблюдать решения для преобразования в 24 и 48 В DC.

Интеграция топливных элементов и перспективы реализации

Отдельное внимание эксперты уделили возможности интеграции топливных элементов на природном газе. По их прогнозам, такие элементы могут стать массовыми в ближайшие 5–10 лет: компании уже закладывают мощности, цена становится приемлемой. Топливные элементы, включенные в шину постоянного тока, позволяют решить проблему инерционности генерации, обеспечивая быстрое переключение и высокую надежность. Кроме того, меняется экономика: затраты на непроизводительный нагрев воздуха перераспределяются в полезную выработку.

Дальнейшие перспективы: прогнозируемые сроки реализации

По мнению экспертов, переход на архитектуру с шиной постоянного тока — вопрос ближайших лет. Павел Ефремов добавил, что большинство элементов такой системы уже существуют в виде готовых решений или прототипов. Сегодняшняя задача — объединить их в целостную концепцию и адаптировать под условия России, ее задач и профессиональной эксплуатации.

Журнал RUБЕЖ продолжит следить за развитием данной технологии.

Читайте также: комплексные решения на Российской неделе ЦОД: что привезли компании на выставку?