HVDC 起源于海外，国内方面也积极尝试推进HVDC。
高压直流系统（简称 HVDC）主要由交流配电单元、整流柜、蓄电池、电池管理单元、直流配电单元、绝缘监测单元及监控模块组构成。其中，整流柜中包含多个串联的整流模块、属于HVDC 的核心部件，在市电正常时整流模块将交流配电单元输出的 380/400V 交流电转换成 240V 高压直流，高压直流经直流配电单元给 IT 负载供电，同时也给蓄电池充电，在市电断电或质量不满足要求时、由蓄电池给IT 负载供电。 市电+HVDC 双路供电是数据中心 HVDC 供电的重要解决方案。目前，数据中心采用高压直流解决方案，综合考虑安全性、可靠性和经济性的情况下，一般有 HVDC 单电源系统双路供电、HVDC 双电源系统双路供电以及市电+HVDC 双路供电三种方案，其中单电源系统双路供电存在单点故障（即末端IT 负载的双路供电均来自一套 HVDC 电源系统），双电源系统双路供电投资相对较高，而市电+HVDC 双路供电兼顾可靠性和经济性，是目前市场上较为主流的 HVDC 方案。
海外：ABB 收购 Validus 欲推广 HVDC 技术，但囿于安全性、设备成本等并未普及。二十一世纪初海外市场开始探讨数据中心 HVDC 供电，代表性厂商 Validus 创立于 2006 年、主要做数据中心的直流供电解决方案，与 IBM、惠普和 JP Morgan 合作建立了三个试点数据中心，在 2011 年被ABB 收购。海外多个国家都在探索 HVDC 的技术方案，也逐步在欧洲、日本、北美形成了 300V 到 380V 左右电压制式的行业标准，但整体来看，海外市场 HVDC 的发展一直相对缓慢。
国内：电信运营商首推高压直流供电，腾讯、阿里巴巴等头部互联网厂商积极推进HVDC。国内电信运营商率先结合海内外经验推出了 240V HVDC 和 336V HVDC 的两款架构，其中 240V 由中国电信主推，336V 由中国移动主推。而后腾讯、阿里等国内头部互联网厂商在降本增效需求的推动下开始在自建数据中心中有所应用。由于国内服务器电源主要采用 220V 电源输入，大部分可直接兼容240V HVDC 系统，因此也成为主流的 HVDC 技术路线。目前国内市场 HVDC 方案市场份额仍然相对偏低，但整体的装机量在持续提升，考虑到相关行业统计较少，引用中恒电气官网数据，2022 年国内 HVDC 新增装机容量为930万安培，相较于 2013 年已有大幅提升。
HVDC 供电方案相较于 UPS 供电方案的优势在于效率更高、可靠性更好、稳定性更佳，并且HVDC 接入风光、氢燃料电池等可再生能源分布式发电系统更加方便，方便微电网建设或改造。效率：HVDC 减少电力变换次数、可采用 ECO 模式，降低能量损耗、提升系统效率。根据《高压直流UPS在数据中心机房建设的应用研究》，在具体实践中，塔式高频 UPS 在 50%以上负载率的情况下效率可达96%，但由于冗余设计、实际负载率在 10%-40%，因此塔式高频 UPS 效率一般在94%左右，而模块化UPS由于具有模块智能休眠功能、供电效率可以达到 96%以上，而 HVDC 系统省掉了逆变边界，并且同样采用模块化设计、具有智能休眠功能，供电效率在全负载范围内可达到 97%以上。
可靠性：HVDC 拓扑结构简单、可靠性更高。首先从理论角度来看，HVDC 的拓扑结构相比UPS 的拓扑结构更简单，因此可发生故障的节点更少、可靠性更高。根据腾讯开发者社区的测算，通过对HVDC 和UPS各核心节点的可靠性进行合理假设，最后测算出单路 HVDC 的可靠性略优于单路UPS。其次从具体实践结果来看，根据腾讯的统计，截至 2023 年 11 月腾讯数据中心已部署的 UPS 和 HVDC 占比分别为13%和87%，但在 22 年 12 月到 23 年 11 月期间，已部署 UPS 发生一级事件（通常涉及大规模的服务中断，影响到关键业务功能）61 次，已部署 HVDC 发生一级事件仅 5 次，HVDC 相比 UPS 的可靠性优势可见一斑。
稳定性：节能模式下 HVDC 供电稳定性更佳。节能是当前数据中心建设的核心诉求之一，提升系统效率因此成为供配电环节的核心任务。UPS 和 HVDC 系统的效率都是随着负载率的提升而上升，因此为提升实际工作效率，模块化 UPS 和 HVDC 系统都具备根据实时负载率调整电源模块工作状态的休眠功能。对比二者差异，如果出现系统负载率瞬时上升的情况，模块化 UPS 系统蓄电池向 IT 负载供电要经过逆变环节、需等待 UPS 启动休眠的电源模块，而 HVDC 系统中蓄电池直连母线，蓄电池能够快速向IT 负载供电、保障供电的稳定性。 新能源接入：HVDC 系统方便接入新能源、构建微电网。HVDC 系统能够直接接入光伏、风电、氢燃料电池等分布式可再生能源，能够降低风光、氢能等微电网的接入成本，提高功率转换效率和电能质量。
我们主要从 CAPEX 和 OPEX 角度来分析 UPS 供电和 HVDC 供电方案的经济性。参考腾讯给出的UPS 和HVDC 的 CAPEX 对比，具体是选择 2 套 400KVAUPS（功率为 360kW）和一路 360kW 市电+一路360kW240VHVDC 系统进行 CAPEX（投资成本）和 OPEX（运维成本）对比。 CAPEX 视角：2 套 400KVAUPS（功率为 360kW，UPS 功率因数约为 0.9）的 CAPEX 明显高于一路360kW市电+一路 360kW 240V HVDC 系统，并且 UPS 的占比面积也比 HVDC 更大，会带来更高的土地购买或租赁费用以及土建成本。
OPEX 视角：相比 UPS 方案，市电+HVDC 方案优势在于节约电费，因其系统效率相对更高、在供电过程中对于电费的浪费相对较少，并且电源设备散热所需空调费用相对更低；劣势在于HVDC 渗透率相对较低、业内熟练运维人员较少，估计人员运维成本相对较高。
单柜功率迈向 MW 级，给传统电源系统带来局限。在 AI 行业大发展的背景下，推动GPU 的算力能力持续迭代增长，对应的功率也在不断被推高。同时，服务器机架的设计也在向高密度方向发展。综合来看，AI 服务器机架单柜功率正在从千瓦级迈向兆瓦级。传统的电源系统在此背景下，效率、空间以及铜排用量等局限性开始凸显： 空间限制：机架电源在兆瓦级 Kyper 机架上需要占用 64U 空间，将压缩计算空间；铜排用量：单个 MW 级机架用铜量达 200 公斤； 效率：电力传输过程中反复交、直流转换，在功率提升背景下，效率损失带来的耗电量显著提升。HVDC 具有优势，开始成为共识。高压直流路线，交、直流端转换更少，端到端效率能够提高显著；配套专用的电力机架计算机架，也可以释放空间容纳更多计算资源，在铜排用量、散热、可拓展性等方面优势也比较明显。其中，+/-400V 方案，能够沿用电动车行业成熟的供应链系统，可能成为未来发展的主流。过去主要 CSP 厂商对于 HVDC 方案，已有较多讨论。GTC2025 期间，英伟达发布800V 高压直流Kyber Side Car，推动数据中心电力基础设施的迭代。维谛、台达、麦格米特等上游供应商也先后发布相关解决方案，HVDC 开始逐渐成为共识。
HVDC 技术因其高效、可靠、节能的特性，逐渐成为数据中心供电系统的重要选择。HVDC 高速发展的十年中 HVDC 的装机容量从每年 30 万安培增长到超过 600 万安培，用户数量和用量的持续增长进一步巩固了 HVDC 的产业生态。2020 年发布的 GB/T38833-2020《信息通信用 240V/336V 直流供电系统技术要求和试验方法》，为 HVDC 在数据中心的应用提供了从设计、产品开发到工程验收的全方位国家标准支撑，促进 IDC 全产业链的升级进步。截至 2023 年，全国绿色直流数据中心总量已经超过10GW，展现了直流技术的巨大的潜力。
随着 AI 服务器功率密度持续提高，转换效率和集成化程度更高的 800V HVDC 电源产品愈发受到关注。2025 年 5 月，英伟达联合维谛、英飞凌、纳微半导体、施耐德电气等厂商成立供应商联盟，目标是在2027 年实现 800V HVDC 架构的规模化应用，以支持单 IT 机架 1MW 及以上的功率需求。相较于传统 HVDC 技术，800V HVDC 技术优势在于：传统 54V 直流架构在 1MW 机架中需200kg 铜母线，而800V HVDC 可减少 45%的铜用量，同时释放机架空间以容纳更多的 GPU；减少带风扇的电源单元（PSU）数量，降低散热需求（冷却成本可降低 30%），同时 PSU 故障率减少使维护成本降低70%；传统的IT机架式电源依靠冗余配置来减少停机时间，但这会导致频繁的维护周期，需要更换故障模块，高压直流输电系统的故障检测机及维护保养更加便利。 由于海外电网稳定性较差、停电频率较高，欧美数据中心运营商对于 800V HVDC 的需求较国内更加迫切，预计 800V HVDC 产品将首先在海外市场推广。在传统 HVDC 基础上，预计 800V HVDC 电源单位价值量约4-6 亿元/GW（电力设备口径），预计 2026-2030 年海外市场空间分别为 78/235/347/317/288 亿元；到2028 年国内 800V HVDC 产品市场空间有望达到 20 亿元。
HVDC 能替代 UPS，核心驱动因素有三。 驱动因素 1：系统效率高。传统 UPS 采用 AC/DC 整流，DC/AC 逆变的双变换，从UPS 输入到末端设备负载变换次数多，每次变换都有能量损耗，降低了系统供电效率。另外，由于 UPS 采用冗余设计，正常情况下单台 UPS 负载率只在 30-40%左右，很难达到最高效率点，实际运行效率较低。HVDC 方面，采用功率 MOS 高频开关技术的 240V 高压直流系统效率可高达 96%以上，比采用晶闸管或IGBT 的传统UPS 效率更高，体积更小。和交流 UPS 系统相比，直流供电系统去掉了逆变环节，而一般逆变环节的损耗在5%左右，因此电源的效率得以提升。其次，由于并机技术简单，可以采用大量的模块并联，每个模块的负载率可达 70%~80%，比起传统交流 UPS 系统提高很多。 驱动因素 2：系统灵活性和可扩展性高。传统 UPS 以整机形式出现，整机设备容量较大，况且如果需要扩容改造牵涉进出线设备的大量改动，比较繁琐不便。虽然模块化 UPS 的出现部分解决了此问题，但同样存在多模块设计并机复杂引起的可靠性问题。HVDC 方面，高压直流系统采用模块化设计，可大容量并机集中式供电，也可小容量一体柜分布式供电，供电方式非常灵活。由于采用模块化结构，设计初期预留好机架空间，扩容是非常便捷的。而且设备内部还可随着 IT 设备数量不断增加，逐步增加模块数量。并且直流并机没有传统 UPS 同频同相的要求，因此并机非常简单可靠，系统扩容非常容易。驱动因素 3：铜耗更低。传统 UPS 在单个 1MW 机架中使用 54V DC 的物理特性需要高达200kg 的铜母线，1GW 数据中心的机架式电源母线需要 50 万吨铜，显然，当前的配电技术在未来AI GW 数据中心的未来是不可持续的；通过高压直流直接供电，减少转换环节，铜线数量可降低 45%，效率显著提升，直接解决高功耗 AI 数据中心的痛点。
国内 HVDC 市场集中度较高。四家第二梯队厂商（中达、维谛、动力源、科华）各占约10%份额。上游器件层面，纳微、禾望等以 GaN/SiC 技术为核心，支撑 800V HVDC 系统的高效化发展。下游整机集成商（盛弘、科华、麦格米特、台达、光宝）则各自发挥成本控制、本地化服务和研发优势，助力中国HVDC技术从 240V 向 400V/800V 新一代架构平稳演进。
