現行AI伺服器的電力配置方式,是先將電網提供的交流電(AC)轉換為直流電(DC),才能供應給各機櫃使用。然而,在這個轉換過程中,需要經過多個轉換節點,這不僅造成了電力的損耗,還會產生大量的熱能。傳統AC架構的供電效率僅約87.6%,意味著有12.4%的電力在轉換過程中流失,每一次的電壓轉換都會產生損耗,並轉化為熱能,導致大量電力在被使用前就已經損失。
AI伺服器的另一個問題是其負載變化非常劇烈。例如,用電量可能從120KW迅速增加到1.2MW。這種快速且巨大的負載變化會導致電壓不穩定,進而引發一系列問題。不斷電系統(UPS)可能因此異常放電,電池壽命縮短,發電機也可能因為無法承受這種快速的負載變動而損壞,最嚴重的情況甚至可能引發電網跳電,對資料中心的穩定運行構成嚴重威脅。
在傳統的機櫃設計中,AI伺服器佔據了機櫃的大部分空間。具體來說,AI伺服器佔用了機櫃中四分之三的空間,這使得機架式電源、備用電源(BBU)或機架式電容(PCS)等必要的電力設備,沒有足夠的額外空間進行安裝。這種空間限制不僅增加了電力系統設計的複雜性,也可能影響到資料中心的整體擴展能力。
為了應對上述問題,業界開始採用高壓直流電(HVDC)技術。與傳統的交流電系統相比,HVDC能夠顯著降低傳輸損耗,提高能源效率。通過減少電力轉換的次數,HVDC可以減少30%以上的線路損失,並橋接50Hz/60Hz的電網,成為全球電網升級的首選技術。台達電的研究顯示,採用HVDC技術後,電源效率可以從87.6%提升至89.1%,如果再簡化透過固態變壓器,電源傳輸能效將增加至92.1%。
台灣廠商在高壓直流電(HVDC)領域已展開積極布局。在高壓電纜方面,華新麗華、大亞等線纜大廠正積極投入HVDC專用電纜的研發與製造。在電源供應器方面,台達電也投入HVDC電力設備技術開發,並已開發出對應800V HVDC全新架構的電源產品。在變壓器方面,華城聚焦HVDC變壓器的訂單,士林電機則啟動直流繼電器新產線。這些布局有助於台灣在全球AI能源轉型中扮演關鍵角色。
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