摘 要:本文圍繞新風(fēng)光電子科技股份有限公司生產(chǎn)的高壓SVG在AI時(shí)代綠色數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用展開(kāi)。AI算力增長(zhǎng)使數(shù)據(jù)中心供電面臨瞬時(shí)功率波動(dòng)、諧波污染、傳統(tǒng)補(bǔ)償設(shè)備響應(yīng)不足等挑戰(zhàn)。新風(fēng)光高壓SVG基于先進(jìn)理論和算法，具備模塊化設(shè)計(jì)、響應(yīng)快、諧波低等特點(diǎn)，相較傳統(tǒng)方案優(yōu)勢(shì)顯著，其在聯(lián)通、移動(dòng)、阿里等數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，有效地解決了供電問(wèn)題。

1 引言
在人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)下，算力需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，這一浪潮正深刻重塑著全球數(shù)據(jù)中心的供電格局。作為支撐AI算力集群穩(wěn)定運(yùn)行的核心基礎(chǔ)設(shè)施，新一代數(shù)據(jù)中心正通過(guò)引入高壓靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）與智能配電管理系統(tǒng)的深度融合，重新定義數(shù)字時(shí)代的電能質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)。新風(fēng)光電子科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新風(fēng)光”）研發(fā)的高壓 SVG，憑借其卓越的技術(shù)性能，成為推動(dòng)數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)升級(jí)的關(guān)鍵力量，為AI時(shí)代綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。

2 AI算力革命下的供電系統(tǒng)挑戰(zhàn)
隨著AI技術(shù)的不斷突破，AI服務(wù)器集群的功率密度實(shí)現(xiàn)了跨越式提升。以主流AI芯片為例，單芯片功耗已從數(shù)年前的幾十瓦飆升至如今的數(shù)百瓦，大規(guī)模集群的總功率更是輕松突破兆瓦級(jí)。這種功率密度的飛躍，給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)帶來(lái)了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)核心方面：
其一，瞬時(shí)功率波動(dòng)加劇導(dǎo)致的電壓閃變風(fēng)險(xiǎn)大幅增加。AI算力集群在進(jìn)行大規(guī)模并行計(jì)算時(shí)，其功率需求會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈變化。例如，當(dāng)數(shù)千臺(tái)GPU同時(shí)啟動(dòng)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)時(shí)，功率可能在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)從基準(zhǔn)值飆升至峰值，這種瞬時(shí)的功率沖擊會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)快速波動(dòng)，即電壓閃變。電壓閃變不僅會(huì)影響AI設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致計(jì)算精度下降，甚至可能引發(fā)設(shè)備自動(dòng)停機(jī)，造成關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
其二，非線(xiàn)性負(fù)載引發(fā)的諧波污染疊加效應(yīng)愈發(fā)顯著。 AI服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備等均屬于非線(xiàn)性負(fù)載，它們?cè)谶\(yùn)行

過(guò)程中會(huì)向電網(wǎng)注入大量的諧波電流。這些諧波電流會(huì)使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，影響其他設(shè)備的正常工作。在大規(guī)模AI集群環(huán)境中，眾多非線(xiàn)性負(fù)載產(chǎn)生的諧波相互疊加，使得諧波污染問(wèn)題更加嚴(yán)重。諧波不僅會(huì)增加線(xiàn)路損耗，降低供電效率，還會(huì)對(duì)精密的電子設(shè)備造成損害，縮短設(shè)備的使用壽命。
其三，傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的響應(yīng)速度難以匹配動(dòng)態(tài)負(fù)載的變化。傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備如靜電電容器（LC濾波器）和靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC），其響應(yīng)時(shí)間通常在幾十毫秒甚至幾百毫秒以上。而AI負(fù)載的功率變化速度極快，往往在毫秒級(jí)就會(huì)完成較大幅度的波動(dòng)。這導(dǎo)致傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備無(wú)法及時(shí)跟蹤負(fù)載的變化，難以有效補(bǔ)償無(wú)功功率，從而影響電網(wǎng)的功率因數(shù)和電壓穩(wěn)定性，進(jìn)一步加劇了供電系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。
這些問(wèn)題直接關(guān)系到GPU算力單元的供電質(zhì)量，若不能得到有效解決，可能會(huì)造成關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷、設(shè)備壽命折損等嚴(yán)重后果，制約AI技術(shù)在各行業(yè)的深入應(yīng)用。

3 新風(fēng)光高壓SVG的技術(shù)解析與優(yōu)勢(shì)

3.1 新風(fēng)光高壓SVG的工作原理
新風(fēng)光公司SVG系列產(chǎn)品采用現(xiàn)代電力電子、自動(dòng)化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時(shí)無(wú)功功率理論和基于同步坐標(biāo)變換的功率解耦算法，以設(shè)定的無(wú)功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓為控制目標(biāo)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無(wú)功輸出，并能實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)設(shè)定運(yùn)行，提升
電網(wǎng)質(zhì)量。
新風(fēng)光公司SVG動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置是以IGBT為核心的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，能夠快速連續(xù)地提供容性或感性無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)考核點(diǎn)恒定無(wú)功、恒定電壓和恒定功率因數(shù)的控制等，保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效、優(yōu)質(zhì)地運(yùn)行。
對(duì)于理想狀態(tài)下的SVG（假設(shè)無(wú)有功功率損耗），其與電網(wǎng)之間的無(wú)功交換可以通過(guò)改變輸出電壓的幅值來(lái)實(shí)現(xiàn)：當(dāng) SVG 輸出電壓小于系統(tǒng)電壓時(shí)，SVG工作于“感性”區(qū)，此時(shí)它會(huì)從電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，相當(dāng)于一個(gè)可調(diào)電抗器；反之，當(dāng)SVG輸出電壓大于系統(tǒng)電壓時(shí)，SVG工作于“容性”區(qū)，它會(huì)向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功功率，相當(dāng)于一個(gè)可調(diào)電容器。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，通過(guò)控制連接電抗器兩端的端電壓，就可以精確控制SVG發(fā)出的無(wú)功功率的性質(zhì)以及容量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
SVG系列產(chǎn)品的原理示意圖如圖1所示。在交流電路中，電壓和電流的相位有三種情況，當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)純電阻特性時(shí)，電壓和電流相位相同；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感特性時(shí)，電壓相位超前電流相位；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容特性時(shí)，電壓相位滯后電流相位。
表 1 詳細(xì)展示了SVG的運(yùn)行模式原理。
這種靈活的運(yùn)行模式使得 SVG能夠根據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際需求，實(shí)時(shí)調(diào)整無(wú)功功率的輸出，從而有效改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

圖1原理示意圖

3.2 新風(fēng)光高壓SVG的產(chǎn)品特點(diǎn)
新風(fēng)光高壓SVG系列產(chǎn)品為滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)提高輸配電電網(wǎng)的功率因數(shù)、治理諧波、補(bǔ)償負(fù)序電流的迫切需求做出相應(yīng)設(shè)計(jì)，具有以下特點(diǎn)：
（1）模塊化設(shè)計(jì)，安裝、調(diào)試、設(shè)定方便。該產(chǎn)品采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立，這不僅便于在井下等狹窄空間進(jìn)行安裝和搬運(yùn)，還使得調(diào)試和設(shè)定工作更加簡(jiǎn)便。當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，只需更換相應(yīng)模塊即可，大大縮短了維修時(shí)間，提高了設(shè)備的可用性。
（2）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時(shí)間≤5ms。這一特性使得SVG能夠快速跟蹤電網(wǎng)中無(wú)功功率的變化，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，有效抑制電壓波動(dòng)和閃變，確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。對(duì)于AI數(shù)據(jù)中心中快速變化的負(fù)載，這種快速響應(yīng)能力顯得尤為重要。
（3）在補(bǔ)償容量足夠的前提下，輸出電流諧波（THD）≤3%。低諧波輸出意味著SVG在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，不會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)新的諧波污染，反而能夠有效治理電網(wǎng)原有的諧波問(wèn)題，保證精密芯片等設(shè)備的供電波形純凈度，提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命。
（4）多種運(yùn)行模式極大地滿(mǎn)足用戶(hù)需求。其運(yùn)行模式

包括恒裝置無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式、恒考核點(diǎn)功率因數(shù)模式、恒考核點(diǎn)電壓模式、恒考核點(diǎn)無(wú)功功率模式2 等，且目標(biāo)值可實(shí)時(shí)更改。用戶(hù)可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，靈活選擇合適的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的補(bǔ)償效果。
（5） 實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷變化， 動(dòng)態(tài)連續(xù)平滑補(bǔ)償無(wú)功功率。能夠提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低線(xiàn)路損耗，提高供電效率；同時(shí)，實(shí)時(shí)治理諧波，補(bǔ)償負(fù)序電流，改善電網(wǎng)的三相不平衡狀況，全面提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。
（6）抑制電壓閃變，改善電壓質(zhì)量，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓。通過(guò)快速、準(zhǔn)確地補(bǔ)償無(wú)功功率，SVG能夠有效平抑電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，減少電壓閃變的發(fā)生，為AI設(shè)備等敏感負(fù)載提供穩(wěn)定可靠的電源。

（7）設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，便于井下搬運(yùn)。在井下等空間有限的環(huán)境中，這一特點(diǎn)能夠節(jié)省安裝空間，降低搬運(yùn)難度，提高設(shè)備的適用性。
3.3 相較于傳統(tǒng) LC 濾波器 + SVC 的補(bǔ)償方案，新風(fēng)光高壓 SVG 的優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償方案多采用LC濾波器與SVC組合的方式，但與新風(fēng)光高壓SVG相比，其存在諸多不足，新風(fēng)光高壓SVG的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）毫秒級(jí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，完美匹配AI負(fù)載的秒級(jí)波動(dòng)特性。傳統(tǒng)LC濾波器+ SVC的補(bǔ)償方案響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，通常在幾十毫秒到幾百毫秒之間，無(wú)法及時(shí)跟蹤AI負(fù)載快速變化的無(wú)功需求。而新風(fēng)光高壓SVG能夠?qū)崿F(xiàn)10ms內(nèi)完成100%無(wú)功補(bǔ)償，能夠快速應(yīng)對(duì)AI負(fù)載的瞬時(shí)功率波動(dòng)，有效抑制電壓閃變，保障AI設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。
（2）精準(zhǔn)諧波治理，確保精密芯片供電波形純凈度。傳統(tǒng)LC濾波器只能對(duì)特定次數(shù)的諧波進(jìn)行治理，且濾波效果受電網(wǎng)參數(shù)變化的影響較大。而新風(fēng)光高壓 SVG 能夠自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的諧波成分，實(shí)時(shí)進(jìn)行精確補(bǔ)償，無(wú)論諧波次數(shù)和幅值如何變化，都能保持良好的治理效果，確保為精密芯片提供純凈的供電波形，提高芯片的運(yùn)行精度和可靠性。
（3）配置方案靈活多變，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求。傳統(tǒng)補(bǔ)償方案的參數(shù)一旦設(shè)定，很難根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行靈活調(diào)整，對(duì)于不同的負(fù)載類(lèi)型和電網(wǎng)條件，往往需要重新設(shè)計(jì)和更換設(shè)備。而新風(fēng)光高壓SVG可以通過(guò)軟件設(shè)置靈活調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和補(bǔ)償策略，能夠適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)中心布局、負(fù)載特性和電網(wǎng)環(huán)境，大大提高了設(shè)備的適用性和擴(kuò)展性。
（4）新風(fēng)光高壓SVG還具有損耗低、效率高的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的SVC在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的有功損耗，而SVG采用全控型電力電子器件，損耗較小，能夠提高整個(gè)供電系統(tǒng)的效率，符合綠色數(shù)據(jù)中心的節(jié)能要求。同時(shí)，SVG的占地面積相對(duì)較小，對(duì)于空間緊張的數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，能夠節(jié)省寶貴的場(chǎng)地資源。

4 綠色數(shù)據(jù)中心的實(shí)驗(yàn)典范
在“東數(shù)西算”與“雙碳”戰(zhàn)略的指引下，綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。新風(fēng)光高壓SVG憑借其優(yōu)異的性能，在多個(gè)大型數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中得到了成功應(yīng)用，成為新型數(shù)據(jù)中心配電解決方案的典范。

中國(guó)聯(lián)通某數(shù)據(jù)中心變電站項(xiàng)目采用了新風(fēng)光10kV3M戶(hù)內(nèi)風(fēng)冷SVG。該數(shù)據(jù)中心是中國(guó)聯(lián)通重要的云計(jì)算和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，承載著大量的AI計(jì)算任務(wù)。由于AI服務(wù)器集群的功率波動(dòng)較大，傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償方案難以滿(mǎn)足要求，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，影響了設(shè)備的正常運(yùn)行。引入新風(fēng)光10kV3M戶(hù)內(nèi)風(fēng)冷SVG后，設(shè)備能夠快速響應(yīng)負(fù)載變化，實(shí)時(shí)補(bǔ)償無(wú)功功率，有效抑制了電壓閃變，使電網(wǎng)電壓穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)。同時(shí)，SVG的精準(zhǔn)諧波治理功能降低了電網(wǎng)諧波含量，提高了供電質(zhì)量，保障了AI設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。此外，戶(hù)內(nèi)風(fēng)冷設(shè)計(jì)適應(yīng)了數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的環(huán)境要求，安裝和維護(hù)方便，為數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。
中國(guó)移動(dòng)某數(shù)據(jù)中心變電站項(xiàng)目選用了新風(fēng)光10kV10M戶(hù)內(nèi)水冷 SVG。該數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，功率需求極高，對(duì)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能效要求嚴(yán)格。新風(fēng)光10kV10M戶(hù)內(nèi)水冷SVG具有大容量補(bǔ)償能力，能夠滿(mǎn)足數(shù)據(jù)中心巨大的無(wú)功需求。水冷散熱方式散熱效率高，能夠適應(yīng)數(shù)據(jù)中心高密度的散熱環(huán)境，保證設(shè)備在高負(fù)荷下的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)應(yīng)用該SVG，數(shù)據(jù)中心的功率因數(shù)得到了顯著提高，線(xiàn)路損耗大幅降低，每年可節(jié)省大量的電能消耗，為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)做出了積極貢獻(xiàn)。同時(shí)，SVG的快速響應(yīng)和精準(zhǔn)補(bǔ)償能力，確保了數(shù)據(jù)中心在應(yīng)對(duì)大規(guī)模AI負(fù)載波動(dòng)時(shí)的供電穩(wěn)定性，提升了數(shù)據(jù)中心的整體運(yùn)行效率。

阿里巴巴某數(shù)據(jù)中心光伏發(fā)電項(xiàng)目采用了新風(fēng)光10kV1M戶(hù)外風(fēng)冷SVG。該項(xiàng)目將光伏發(fā)電與數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)相結(jié)合，旨在提高能源利用效率，減少碳排放。然而，光伏發(fā)電存在間歇性和波動(dòng)性，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成一定影響。新風(fēng)光10kV1M戶(hù)外風(fēng)冷SVG能夠快速響應(yīng)光伏電源的功率波動(dòng)，及時(shí)補(bǔ)償無(wú)功功率，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，確保光伏發(fā)電系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的平滑對(duì)接。戶(hù)外風(fēng)冷設(shè)計(jì)使其能夠適應(yīng)戶(hù)外惡劣的環(huán)境條件，運(yùn)行可靠。通過(guò)該SVG的應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心的新能源利用率得到了提高，進(jìn)一步降低了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)，推動(dòng)了綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。
這些成功案例充分證明，采用高壓SVG的配電解決方案能夠有效應(yīng)對(duì)AI時(shí)代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)，不僅保障了AI算力基礎(chǔ)設(shè)施的可靠運(yùn)行，更通過(guò)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理與能效優(yōu)化的三重突破，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)打造出高效、穩(wěn)定、綠色的電力基座。

5 新風(fēng)光的創(chuàng)新引領(lǐng)與未來(lái)展望
新風(fēng)光作為高壓SVG領(lǐng)域的創(chuàng)新引領(lǐng)者，始終致力于電力電子技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。公司擁有一支專(zhuān)業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，在電力電子變換、無(wú)功補(bǔ)償控制等領(lǐng)域積累了深厚的技術(shù)功底。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級(jí)，新風(fēng)光高壓SVG的性能持續(xù)提升，能夠滿(mǎn)足不同行業(yè)、不同場(chǎng)景的多樣化需求。
在AI時(shí)代，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展將更加注重高效、綠色、智能。新風(fēng)光將繼續(xù)深化電力電子技術(shù)與信息技術(shù)的融合創(chuàng)新，推出更加先進(jìn)的智慧電能質(zhì)量整體解決方案。未來(lái)，新風(fēng)光高壓SVG將具備更強(qiáng)的智能化控制能力，能夠通過(guò)與數(shù)據(jù)中心的智能管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的預(yù)測(cè)性補(bǔ)償，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。同時(shí)，公司還將加大在模塊化設(shè)計(jì)、新材料應(yīng)用等方面的研究力度，不斷縮小設(shè)備體積、降低能耗，提高設(shè)備的可靠性和使用壽命。
此外，新風(fēng)光還將積極拓展國(guó)際市場(chǎng)，將其高壓SVG技術(shù)推廣到全球各地的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中，為全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供有力的電力支持。通過(guò)與國(guó)際知名企業(yè)的合作與交流，學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，不斷提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，努力成為全球領(lǐng)先的電能質(zhì)量解決方案提供商。
綜上所述，新風(fēng)光高壓SVG以其先進(jìn)的技術(shù)原理、卓越的產(chǎn)品性能和豐富的應(yīng)用案例，為 AI時(shí)代綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。在未來(lái)的發(fā)展中，新風(fēng)光將繼續(xù)秉持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的理念，不斷推動(dòng)電力電子技術(shù)的進(jìn)步，為全球數(shù)據(jù)中心的高效、穩(wěn)定、綠色運(yùn)行貢獻(xiàn)更多的力量，助力企業(yè)在AI時(shí)代把握發(fā)展先機(jī)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。