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時代綠色數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用展開。AI算力增長使數(shù)據(jù)中心供電面臨瞬時功率波動、諧波污染、傳統(tǒng)補償設(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、響應(yīng)快、諧波低等特點，相較傳統(tǒng)方案優(yōu)勢顯著，其在聯(lián)通、移動、阿里等數(shù)據(jù)中心項目中的成功應(yīng)用，有效地解決了供電問題。

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，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)定運行的核心基礎(chǔ)設(shè)施，新一代數(shù)據(jù)中心正通過引入高壓靜止無功發(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（以下簡稱“新風(fēng)光”）研發(fā)的高壓 SVG，憑借其卓越的技術(shù)性能，成為推動數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)升級的關(guān)鍵力量，為AI時代綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)注入了強勁動力。

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。這種功率密度的飛躍，給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)帶來了前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要體現(xiàn)在以下三個核心方面：
其一，瞬時功率波動加劇導(dǎo)致的電壓閃變風(fēng)險大幅增加。AI算力集群在進(jìn)行大規(guī)模并行計算時，其功率需求會在極短時間內(nèi)發(fā)生劇烈變化。例如，當(dāng)數(shù)千臺GPU同時啟動深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)時，功率可能在毫秒級時間內(nèi)從基準(zhǔn)值飆升至峰值，這種瞬時的功率沖擊會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)快速波動，即電壓閃變。電壓閃變不僅會影響AI設(shè)備的正常運行，導(dǎo)致計算精度下降，甚至可能引發(fā)設(shè)備自動停機(jī)，造成關(guān)鍵業(yè)務(wù)中斷，給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
其二，非線性負(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)存儲設(shè)備等均屬于非線性負(fù)載，它們在運行

過程中會向電網(wǎng)注入大量的諧波電流。這些諧波電流會使電網(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，眾多非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波相互疊加，使得諧波污染問題更加嚴(yán)重。諧波不僅會增加線路損耗，降低供電效率，還會對精密的電子設(shè)備造成損害，縮短設(shè)備的使用壽命。
其三，傳統(tǒng)無功補償設(shè)備的響應(yīng)速度難以匹配動態(tài)負(fù)載的變化。傳統(tǒng)的無功補償設(shè)備如靜電電容器（LC濾波器）和靜止無功補償器（SVC），其響應(yīng)時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，往往在毫秒級就會完成較大幅度的波動。這導(dǎo)致傳統(tǒng)無功補償設(shè)備無法及時跟蹤負(fù)載的變化，難以有效補償無功功率，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)的運行風(fēng)險。
這些問題直接關(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

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、自動化、微電子及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，采用先進(jìn)的瞬時無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)定的無功性質(zhì)及大小、功率因數(shù)、電網(wǎng)電壓為控制目標(biāo)運行，動態(tài)的跟蹤電網(wǎng)電能質(zhì)量變化調(diào)節(jié)無功輸出，并能實現(xiàn)曲線設(shè)定運行，提升
電網(wǎng)質(zhì)量。
新風(fēng)光公司SVG動態(tài)無功補償裝置是以IGBT為核心的無功補償系統(tǒng)，能夠快速連續(xù)地提供容性或感性無功功率，實現(xiàn)考核點恒定無功、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)地運行。
對于理想狀態(tài)下的SVG（假設(shè)無有功功率損耗），其與電網(wǎng)之間的無功交換可以通過改變輸出電壓的幅值來實現(xiàn)：當(dāng) SVG 輸出電壓小于系統(tǒng)電壓時，SVG工作于“感性”區(qū)，此時它會從電網(wǎng)吸收無功功率，相當(dāng)于一個可調(diào)電抗器；反之，當(dāng)SVG輸出電壓大于系統(tǒng)電壓時，SVG工作于“容性”區(qū)，它會向電網(wǎng)發(fā)出無功功率，相當(dāng)于一個可調(diào)電容器。簡單來說，通過控制連接電抗器兩端的端電壓，就可以精確控制SVG發(fā)出的無功功率的性質(zhì)以及容量，從而實現(xiàn)對電網(wǎng)無功功率的動態(tài)補償。
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，電壓和電流相位相同；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感特性時，電壓相位超前電流相位；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容特性時，電壓相位滯后電流相位。
表 1 詳細(xì)展示了SVG的運行模式原理。
這種靈活的運行模式使得 SVG能夠根據(jù)電網(wǎng)的實際需求，實時調(diào)整無功功率的輸出，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
新風(fēng)光高壓SVG系列產(chǎn)品為滿足用戶對提高輸配電電網(wǎng)的功率因數(shù)、治理諧波、補償負(fù)序電流的迫切需求做出相應(yīng)設(shè)計，具有以下特點：
（1）模塊化設(shè)計，安裝、調(diào)試、設(shè)定方便。該產(chǎn)品采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個功能模塊相對獨立，這不僅便于在井下等狹窄空間進(jìn)行安裝和搬運，還使得調(diào)試和設(shè)定工作更加簡便。當(dāng)某個模塊出現(xiàn)故障時，只需更換相應(yīng)模塊即可，大大縮短了維修時間，提高了設(shè)備的可用性。
（2）動態(tài)響應(yīng)速度快，響應(yīng)時間≤5ms。這一特性使得SVG能夠快速跟蹤電網(wǎng)中無功功率的變化，及時進(jìn)行補償，有效抑制電壓波動和閃變，確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。對于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)行無功補償?shù)耐瑫r，不會給電網(wǎng)帶來新的諧波污染，反而能夠有效治理電網(wǎng)原有的諧波問題，保證精密芯片等設(shè)備的供電波形純凈度，提高設(shè)備的運行穩(wěn)定性和使用壽命。
（4）多種運行模式極大地滿足用戶需求。其運行模式

包括恒裝置無功功率模式、恒考核點無功功率模式、恒考核點功率因數(shù)模式、恒考核點電壓模式、恒考核點無功功率模式2 等，且目標(biāo)值可實時更改。用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求，靈活選擇合適的運行模式，實現(xiàn)最優(yōu)的補償效果。
（5） 實時跟蹤負(fù)荷變化， 動態(tài)連續(xù)平滑補償無功功率。能夠提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低線路損耗，提高供電效率；同時，實時治理諧波，補償負(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。通過快速、準(zhǔn)確地補償無功功率，SVG能夠有效平抑電網(wǎng)電壓的波動，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。在井下等空間有限的環(huán)境中，這一特點能夠節(jié)省安裝空間，降低搬運難度，提高設(shè)備的適用性。
3.3 相較于傳統(tǒng) LC 濾波器 + SVC 的補償方案，新風(fēng)光高壓 SVG 的優(yōu)勢
傳統(tǒng)的無功補償方案多采用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)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）毫秒級動態(tài)響應(yīng)，完美匹配AI負(fù)載的秒級波動特性。傳統(tǒng)LC濾波器+ SVC的補償方案響應(yīng)時間較長，通常在幾十毫秒到幾百毫秒之間，無法及時跟蹤AI負(fù)載快速變化的無功需求。而新風(fēng)光高壓SVG能夠?qū)崿F(xiàn)10ms內(nèi)完成100%無功補償，能夠快速應(yīng)對AI負(fù)載的瞬時功率波動，有效抑制電壓閃變，保障AI設(shè)備的穩(wěn)定運行。
（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 能夠自動檢測系統(tǒng)中的諧波成分，實時進(jìn)行精確補償，無論諧波次數(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，提高芯片的運行精度和可靠性。
（3）配置方案靈活多變，適應(yīng)現(xiàn)場應(yīng)用需求。傳統(tǒng)補償方案的參數(shù)一旦設(shè)定，很難根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行靈活調(diào)整，對于不同的負(fù)載類型和電網(wǎng)條件，往往需要重新設(shè)計和更換設(shè)備。而新風(fēng)光高壓SVG可以通過軟件設(shè)置靈活調(diào)整運行參數(shù)和補償策略，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。傳統(tǒng)的SVC在運行過程中會產(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，SVG的占地面積相對較小，對于空間緊張的數(shù)據(jù)中心來說，能夠節(jié)省寶貴的場地資源。

4 綠色數(shù)據(jù)中心的實驗典范
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。新風(fēng)光高壓SVG憑借其優(yōu)異的性能，在多個大型數(shù)據(jù)中心項目中得到了成功應(yīng)用，成為新型數(shù)據(jù)中心配電解決方案的典范。

中國聯(lián)通某數(shù)據(jù)中心變電站項目采用了新風(fēng)光10kV3M戶內(nèi)風(fēng)冷SVG。該數(shù)據(jù)中心是中國聯(lián)通重要的云計算和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，承載著大量的AI計算任務(wù)。由于AI服務(wù)器集群的功率波動較大，傳統(tǒng)的無功補償方案難以滿足要求，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，影響了設(shè)備的正常運行。引入新風(fēng)光10kV3M戶內(nèi)風(fēng)冷SVG后，設(shè)備能夠快速響應(yīng)負(fù)載變化，實時補償無功功率，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，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)定運行。此外，戶內(nèi)風(fēng)冷設(shè)計適應(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)定運行提供了可靠保障。
中國移動某數(shù)據(jù)中心變電站項目選用了新風(fēng)光10kV10M戶內(nèi)水冷 SVG。該數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，功率需求極高，對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和能效要求嚴(yán)格。新風(fēng)光10kV10M戶內(nèi)水冷SVG具有大容量補償能力，能夠滿足數(shù)據(jù)中心巨大的無功需求。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)定運行。通過應(yīng)用該SVG，數(shù)據(jù)中心的功率因數(shù)得到了顯著提高，線路損耗大幅降低，每年可節(jié)省大量的電能消耗，為實現(xiàn)雙碳目標(biāo)做出了積極貢獻(xiàn)。同時，SVG的快速響應(yīng)和精準(zhǔn)補償能力，確保了數(shù)據(jù)中心在應(yīng)對大規(guī)模AI負(fù)載波動時的供電穩(wěn)定性，提升了數(shù)據(jù)中心的整體運行效率。

阿里巴巴某數(shù)據(jù)中心光伏發(fā)電項目采用了新風(fēng)光10kV1M戶外風(fēng)冷SVG。該項目將光伏發(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性，會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成一定影響。新風(fēng)光10kV1M戶外風(fēng)冷SVG能夠快速響應(yīng)光伏電源的功率波動，及時補償無功功率，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)的平滑對接。戶外風(fēng)冷設(shè)計使其能夠適應(yīng)戶外惡劣的環(huán)境條件，運行可靠。通過該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)一步降低了對傳統(tǒng)能源的依賴，推動了綠色數(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AI時代數(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)施的可靠運行，更通過動態(tài)無功補償、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。公司擁有一支專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊，在電力電子變換、無功補償控制等領(lǐng)域積累了深厚的技術(shù)功底。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級，新風(fēng)光高壓SVG的性能持續(xù)提升，能夠滿足不同行業(yè)、不同場景的多樣化需求。
在AI時代，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，新風(fēng)光高壓SVG將具備更強的智能化控制能力，能夠通過與數(shù)據(jù)中心的智能管理系統(tǒng)進(jìn)行實時通信，實現(xiàn)無功功率的預(yù)測性補償，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。同時，公司還將加大在模塊化設(shè)計、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)光還將積極拓展國際市場，將其高壓SVG技術(shù)推廣到全球各地的數(shù)據(jù)中心項目中，為全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供有力的電力支持。通過與國際知名企業(yè)的合作與交流，學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗，不斷提升自身的核心競爭力，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時代綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提供了強大的動力。在未來的發(fā)展中，新風(fēng)光將繼續(xù)秉持創(chuàng)新驅(qū)動的理念，不斷推動電力電子技術(shù)的進(jìn)步，為全球數(shù)據(jù)中心的高效、穩(wěn)定、綠色運行貢獻(xiàn)更多的力量，助力企業(yè)在AI時代把握發(fā)展先機(jī)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。