2026-06-15_VRT_資料中心供電架構轉型_從交流電邁向機架級直流電

VRT 資料中心供電架構轉型：從交流電邁向機架級直流電

有時候市場是在意淫一個宏大的目標，且會因為那個目標來臨的時間變更而有很大的反應，但終究是要慢慢走過去的。雖然說看似因為一些報告市場把 power 當垃圾在丟，但用量確實擺在那邊
source vrt:
800 vdc 三階段，(1.) 機架級 dc > (2.) 380 vdc > (3.) 800 vdc
(1.) 機架級 dc
- 機架/server 端供 dc 減去多餘轉換，從市電到伺服器負載可以省 10% 電力
- 12 > 48 vdc 效率多 30%
- 可以無縫接軌現有 ac 設施
(2.) 380 vdc
- 較 ac 提升 15% 效率，設計簡化、節能
(3.) 800 vdc
- 標準制定中、驗證中，後續加速採用
https://www.vertiv.com/jp-asia/insights/articles/blog-posts/bridging-the-present-to-the-future-rack-level-dc-power-distribution-for-legacy-ac-designs/

圖解說明：頂部附圖為 Vertiv 用來作為對比的傳統交流電 (AC) 基礎架構，圖中顯示的多次轉換流程 (UPS 整流逆變、PDU、伺服器 PSU)，即為造成能源浪費的傳統交流電瓶頸

輸入電源 (Power Sources)
- G (發電機 / Generator)
- U (市電 / Utility)
ATS (自動轉換開關 / Automatic Transfer Switch)
Switchgear (開關設備)
- 運作電壓：480VAC
UPS (不斷電系統 / Uninterruptible Power Supply)
- 內部轉換：整流器 (AC $\to$ DC) 與逆變器 (DC $\to$ AC)
- 外部連接：Batteries (電池組) (接於直流鏈)
PDU (電源分配單元 / Power Distribution Unit)
- 內部組件：變壓器與配電盤
Busbar trunking system (母線槽系統)
- 運作電壓：240VAC
Rack (機櫃)
- 透過垂直母線排分接電力至各設備：
- Server (伺服器)：內含 2 個 PSU (電源供應單元)
- Server (伺服器)：內含 2 個 PSU (電源供應單元)
- Network switch (網路交換機)

傳統交流電瓶頸：傳統架構需經多次交直流轉換，整體配電系統損耗占資料中心總耗電量 (10~12)%
- 轉換流程：市電 AC 轉 UPS DC，再轉 PDU AC，最後轉伺服器 DC
- 每次轉換約流失 (5~10)% 能量轉為廢熱

算力密度攀升：過去 2 年機架功率密度已從 8 kW 增至 17 kW，預計 2027 年將達 30 kW 以上，部分甚至達 132 kW
機架級直流優勢：
- 減少轉換損耗：直接在機架層級提供直流電，可節省約 10% 電力並降低散熱負擔
- 模組化高密度擴充：可熱插拔整流器模組，支援高密度機架無縫升級
  - 如：30 kW、60 kW、100 kW 以上機架
- 環境與能效指標：優化電源使用效率與碳足跡
  - 如：從 12V 伺服器電源過渡至 48V 直流配電，可減少逾 30% 能源損耗
產業採用現況：科技巨頭、電信業已廣泛採用 48V 直流電源，並納入 Open Compute Project 標準
漸進式升級：無需全面重建，現有交流電設施可無縫整合機架級直流方案，作為邁向 800V 直流架構的過渡準備
- 如：Vertiv PowerDirect Rack

市場心理：市場有時會對宏大目標的時間變動產生劇烈反應（如：因部分報告而拋售電源類股），但電力用量需求依然實質存在，產業終究會逐步朝目標邁進
800V 直流電（DC）發展三階段（來源：Vertiv）：
- 階段一／機架級 DC：伺服器端供電減去多餘轉換，從市電到伺服器負載可節省 10% 電力；從 12V 轉換至 48V 效率提升 30%，且可無縫接軌現有交流電（AC）設施
- 階段二／380V DC：較 AC 提升 15% 效率，達到設計簡化與節能效果
- 階段三／800V DC：目前正處於標準制定與驗證中，後續將加速採用