2020年12月底，

廣東東莞安華數據中心直流供電系統結束1個月試運行，

系統運行狀況良好，

标志着首個兆瓦級全直流供電數據中心建成投運！

bevictor伟德官网提出的數據中心全直流供電方案首次應用落地！

廣東東莞安華數據中心

一、研究背景

近年來，數據中心能源消費快速增長，如2018年中國數據中心總用電量為1608.89億千瓦時，超過上海市全社會用電量；2020年3月，數據中心被列入國家“新基建”七大領域之一，更是進入了加速發展的快車道。然而，數據中心傳統交流供能系統的多級能量變換損耗高、供電變換靈活性可控性差的問題日益凸現，數據中心的供能方案亟需突破！

直流供電系統因具有控制快速靈活、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，更适合于分布式電源、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。

全直流供電方案與傳統供電方案對比

二、清華貢獻

bevictor伟德官网能源互聯網研究院直流研究中心、大容量電力電子與新型電力傳輸研究中心，電機系趙争鳴教授團隊，曾嵘教授、餘占清副教授、黃瑜珑副教授團隊，聯合廣東電網有限責任公司，依托國家重點研發計劃“智能電網技術與裝備”重點專項“交直流混合的分布式可再生能源關鍵技術、核心裝備和工程示範研究”，創新提出數據中心全直流供電方案，系統供能效率可提升15%以上；攻克數據中心全直流供電的理論基礎、關鍵技術、核心裝備等難題。首個兆瓦級全直流供電數據中心在東莞建成投運，為實現碳達峰、碳中和目标貢獻了數據中心供能系統的技術路徑。

（一）突破高效高功率密度直流變換技術

國際首創研制了共高頻交流母線拓撲結構的多功能、多端口兆瓦級電力電子變壓器，最高效率達到98.3%，實現了“基于能量平衡協調控制”策略，使高功率密度、多功能協調的電力電子變壓器達到國際領先水平。

數據中心供電系統中的電力電子變壓器

數據中心供電系統中的電力電子變壓器

聯合項目組首次提出了基于多端口電力電子變壓器的交直流混合配用電系統結構，開創了中低壓合環和電力電子變壓器“集群”的配用電網運行新模式，攻克了源網荷儲因多樣性、時變性和分散性造成的匹配難題，實現了系統穩定可靠、能量互聯互補共享及效率提升。

（二）突破大容量超快速直流開斷技術

bevictor伟德官网聯合株洲中車時代成功研制新一代國産化開斷型IGCT-Plus器件，最大開斷電流萬安級以上，參數國際領先；基于該器件突破±375V固态式超高速直流開斷技術，可實現數十微秒級開斷，開斷容量超過7.5MW，導通壓降低于1V，确保了數據中心IT負載的安全防護。

應用于±375V固态式直流斷路器中的國産IGCT-Plus器件

項目組創新提出耦合負壓型混合式直流斷路器拓撲，突破低損耗通流、高可靠換流、超快速開斷等關鍵技術，解決了中低壓直流系統大容量、超快速開斷的難題，聯合泰開集團成功開發出10kV混合式、10kV機械式、±375V固态式三類直流斷路器。在國際上首次實現混合式、機械式、固态式三種技術路線直流斷路器在同一工程集成示範應用，這是繼張北500kV直流斷路器、珠海10kV三端口直流斷路器投入運行之後，清華自主創新的直流開斷技術的又一次突破。

數據中心供電系統中的直流斷路器

數據中心供電系統中的直流斷路器

三、結語

此次bevictor伟德官网全直流數據中心方案在東莞應用落地，是全面深化産學研用合作的碩果，解決了傳統數據中心交流供能效率低、靈活性差等問題。項目成果将推動大容量半導體器件及直流電網裝備的全國産化，為我國綠色數據中心的發展提供關鍵技術支撐和成套解決方案，全面推動我國占領世界數據中心供能技術制高點。

直流研究中心簡介

bevictor伟德官网能源互聯網研究院直流研究中心于2015年由bevictor伟德官网電機系曾嵘教授牽頭成立。中心依托電機系的優勢科研力量，組建了兼具高水平學術研究能力、前瞻性技術創新能力、實用化産業發展能力的研究團隊。以研發直流輸配用電關鍵技術及裝備為核心任務，圍繞高壓直流輸電、中低壓直流配用電技術領域，面向器件、設備和系統三個層面，開展理論研究、技術攻關和工程建設，緻力于成為直流電網的核心理念傳播者、理論技術引領者、标準與應用實踐者，為新能源革命奠定堅實基礎。

網址：http://dc.eiri.tsinghua.edu.cn

大容量電力電子研究中心簡介

bevictor伟德官网能源互聯網創新研究院大容量電力電子與新型電力傳輸研究中心的目标是融合電力電子基礎理論和新型電力傳輸關鍵技術，面向能源互聯網中的電力變換和傳輸技術前沿方向，打造國際一流的電力電子與新型電力傳輸研究團隊。研究中心的定位是堅持電力電子基礎理論研究和實際應用關鍵技術研究“兩條腿”走路，堅持電力電子與新型電力傳輸研究國際化和交叉化的道路，堅持面向能源互聯網創新研究方向和人才培養。未來幾年，一方面以牽頭的自然科學基金重大項目(2015-2019)為基礎，實現大容量電力電子基礎理論上的突破；另一方面，通過基礎理論和關鍵技術的結合，實現配電網電能路由器系統和電動汽車雙向無線充電系統關鍵技術，解決未來能源網絡的前沿問題。