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 摘 要:本文圍繞新風光電子科技股份有限公司生產的高壓SVG在AI時代綠色數據中心的應用展開。AI算力增長使數據中心供電面臨瞬時功率波動、諧波污染、傳統補償設備響應不足等挑戰。新風光高壓SVG基于先進理論和算法，具備模塊化設計、響應快、諧波低等特點，相較傳統方案優勢顯著，其在聯通、移動、阿里等數據中心項目中的成功應用，有效地解決了供電問題。

1 引言
在人工智能技術迅猛發展的當下，算力需求呈現爆發式增長，這一浪潮正深刻重塑著全球數據中心的供電格局。作為支撐AI算力集群穩定運行的核心基礎設施，新一代數據中心正通過引入高壓靜止無功發生器（SVG）與智能配電管理系統的深度融合，重新定義數字時代的電能質量管控標準。新風光電子科技股份有限公司（以下簡稱“新風光”）研發的高壓 SVG，憑借其卓越的技術性能，成為推動數據中心電力系統升級的關鍵力量，為AI時代綠色數據中心的建設注入了強勁動力。

2 AI算力革命下的供電系統挑戰
隨著AI技術的不斷突破，AI服務器集群的功率密度實現了跨越式提升。以主流AI芯片為例，單芯片功耗已從數年前的幾十瓦飆升至如今的數百瓦，大規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，給傳統數據中心配電系統帶來了前所未有的嚴峻挑戰，主要體現在以下三個核心方面：
其一，瞬時功率波動加劇導致的電壓閃變風險大幅增加。AI算力集群在進行大規模并行計算時，其功率需求會在極短時間內發生劇烈變化。例如，當數千臺GPU同時啟動深度學習訓練任務時，功率可能在毫秒級時間內從基準值飆升至峰值，這種瞬時的功率沖擊會導致電網電壓出現快速波動，即電壓閃變。電壓閃變不僅會影響AI設備的正常運行，導致計算精度下降，甚至可能引發設備自動停機，造成關鍵業務中斷，給企業帶來巨大的經濟損失。
其二，非線性負載引發的諧波污染疊加效應愈發顯著。 AI服務器、數據存儲設備等均屬于非線性負載，它們在運行

過程中會向電網注入大量的諧波電流。這些諧波電流會使電網電壓波形發生畸變，影響其他設備的正常工作。在大規模AI集群環境中，眾多非線性負載產生的諧波相互疊加，使得諧波污染問題更加嚴重。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備造成損害，縮短設備的使用壽命。
其三，傳統無功補償設備的響應速度難以匹配動態負載的變化。傳統的無功補償設備如靜電電容器（LC濾波器）和靜止無功補償器（SVC），其響應時間通常在幾十毫秒甚至幾百毫秒以上。而AI負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。這導致傳統無功補償設備無法及時跟蹤負載的變化，難以有效補償無功功率，從而影響電網的功率因數和電壓穩定性，進一步加劇了供電系統的運行風險。
這些問題直接關系到GPU算力單元的供電質量，若不能得到有效解決，可能會造成關鍵業務中斷、設備壽命折損等嚴重后果，制約AI技術在各行業的深入應用。

3 新風光高壓SVG的技術解析與優勢

3.1 新風光高壓SVG的工作原理
新風光公司SVG系列產品采用現代電力電子、自動化、微電子及網絡通訊等技術，采用先進的瞬時無功功率理論和基于同步坐標變換的功率解耦算法，以設定的無功性質及大小、功率因數、電網電壓為控制目標運行，動態的跟蹤電網電能質量變化調節無功輸出，并能實現曲線設定運行，提升
電網質量。
新風光公司SVG動態無功補償裝置是以IGBT為核心的無功補償系統，能夠快速連續地提供容性或感性無功功率，實現考核點恒定無功、恒定電壓和恒定功率因數的控制等，保障電力系統穩定、高效、優質地運行。
對于理想狀態下的SVG（假設無有功功率損耗），其與電網之間的無功交換可以通過改變輸出電壓的幅值來實現：當 SVG 輸出電壓小于系統電壓時，SVG工作于“感性”區，此時它會從電網吸收無功功率，相當于一個可調電抗器；反之，當SVG輸出電壓大于系統電壓時，SVG工作于“容性”區，它會向電網發出無功功率，相當于一個可調電容器。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發出的無功功率的性質以及容量，從而實現對電網無功功率的動態補償。
SVG系列產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，當負載呈現純電阻特性時，電壓和電流相位相同；當負載呈現電感特性時，電壓相位超前電流相位；當負載呈現電容特性時，電壓相位滯后電流相位。
表 1 詳細展示了SVG的運行模式原理。
這種靈活的運行模式使得 SVG能夠根據電網的實際需求，實時調整無功功率的輸出，從而有效改善電網的電能質量。

圖1原理示意圖

3.2 新風光高壓SVG的產品特點
新風光高壓SVG系列產品為滿足用戶對提高輸配電電網的功率因數、治理諧波、補償負序電流的迫切需求做出相應設計，具有以下特點：
（1）模塊化設計，安裝、調試、設定方便。該產品采用模塊化結構，各個功能模塊相對獨立，這不僅便于在井下等狹窄空間進行安裝和搬運，還使得調試和設定工作更加簡便。當某個模塊出現故障時，只需更換相應模塊即可，大大縮短了維修時間，提高了設備的可用性。
（2）動態響應速度快，響應時間≤5ms。這一特性使得SVG能夠快速跟蹤電網中無功功率的變化，及時進行補償，有效抑制電壓波動和閃變，確保電網電壓的穩定。對于AI數據中心中快速變化的負載，這種快速響應能力顯得尤為重要。
（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在進行無功補償的同時，不會給電網帶來新的諧波污染，反而能夠有效治理電網原有的諧波問題，保證精密芯片等設備的供電波形純凈度，提高設備的運行穩定性和使用壽命。
（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，且目標值可實時更改。用戶可以根據不同的應用場景和需求，靈活選擇合適的運行模式，實現最優的補償效果。
（5） 實時跟蹤負荷變化， 動態連續平滑補償無功功率。能夠提高系統的功率因數，降低線路損耗，提高供電效率；同時，實時治理諧波，補償負序電流，改善電網的三相不平衡狀況，全面提高電網供電質量。
（6）抑制電壓閃變，改善電壓質量，穩定系統電壓。通過快速、準確地補償無功功率，SVG能夠有效平抑電網電壓的波動，減少電壓閃變的發生，為AI設備等敏感負載提供穩定可靠的電源。

（7）設備結構緊湊，占地面積小，便于井下搬運。在井下等空間有限的環境中，這一特點能夠節省安裝空間，降低搬運難度，提高設備的適用性。
3.3 相較于傳統 LC 濾波器 + SVC 的補償方案，新風光高壓 SVG 的優勢
傳統的無功補償方案多采用LC濾波器與SVC組合的方式，但與新風光高壓SVG相比，其存在諸多不足，新風光高壓SVG的優勢主要體現在以下幾個方面：
（1）毫秒級動態響應，完美匹配AI負載的秒級波動特性。傳統LC濾波器+ SVC的補償方案響應時間較長，通常在幾十毫秒到幾百毫秒之間，無法及時跟蹤AI負載快速變化的無功需求。而新風光高壓SVG能夠實現10ms內完成100%無功補償，能夠快速應對AI負載的瞬時功率波動，有效抑制電壓閃變，保障AI設備的穩定運行。
（2）精準諧波治理，確保精密芯片供電波形純凈度。傳統LC濾波器只能對特定次數的諧波進行治理，且濾波效果受電網參數變化的影響較大。而新風光高壓 SVG 能夠自動檢測系統中的諧波成分，實時進行精確補償，無論諧波次數和幅值如何變化，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，適應現場應用需求。傳統補償方案的參數一旦設定，很難根據現場情況進行靈活調整，對于不同的負載類型和電網條件，往往需要重新設計和更換設備。而新風光高壓SVG可以通過軟件設置靈活調整運行參數和補償策略，能夠適應不同的數據中心布局、負載特性和電網環境，大大提高了設備的適用性和擴展性。
（4）新風光高壓SVG還具有損耗低、效率高的特點。傳統的SVC在運行過程中會產生一定的有功損耗，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的效率，符合綠色數據中心的節能要求。同時，SVG的占地面積相對較小，對于空間緊張的數據中心來說，能夠節省寶貴的場地資源。

4 綠色數據中心的實驗典范
在“東數西算”與“雙碳”戰略的指引下，綠色數據中心建設已成為行業發展的必然趨勢。新風光高壓SVG憑借其優異的性能，在多個大型數據中心項目中得到了成功應用，成為新型數據中心配電解決方案的典范。

中國聯通某數據中心變電站項目采用了新風光10kV3M戶內風冷SVG。該數據中心是中國聯通重要的云計算和大數據基礎設施，承載著大量的AI計算任務。由于AI服務器集群的功率波動較大，傳統的無功補償方案難以滿足要求，導致電網電壓不穩定，影響了設備的正常運行。引入新風光10kV3M戶內風冷SVG后，設備能夠快速響應負載變化，實時補償無功功率，有效抑制了電壓閃變，使電網電壓穩定在允許范圍內。同時，SVG的精準諧波治理功能降低了電網諧波含量，提高了供電質量，保障了AI設備的高效、穩定運行。此外，戶內風冷設計適應了數據中心內部的環境要求，安裝和維護方便，為數據中心的穩定運行提供了可靠保障。
中國移動某數據中心變電站項目選用了新風光10kV10M戶內水冷 SVG。該數據中心規模龐大，功率需求極高，對供電系統的穩定性和能效要求嚴格。新風光10kV10M戶內水冷SVG具有大容量補償能力，能夠滿足數據中心巨大的無功需求。水冷散熱方式散熱效率高，能夠適應數據中心高密度的散熱環境，保證設備在高負荷下的穩定運行。通過應用該SVG，數據中心的功率因數得到了顯著提高，線路損耗大幅降低，每年可節省大量的電能消耗，為實現雙碳目標做出了積極貢獻。同時，SVG的快速響應和精準補償能力，確保了數據中心在應對大規模AI負載波動時的供電穩定性，提升了數據中心的整體運行效率。

阿里巴巴某數據中心光伏發電項目采用了新風光10kV1M戶外風冷SVG。該項目將光伏發電與數據中心供電系統相結合，旨在提高能源利用效率，減少碳排放。然而，光伏發電存在間歇性和波動性，會對電網的穩定性造成一定影響。新風光10kV1M戶外風冷SVG能夠快速響應光伏電源的功率波動，及時補償無功功率，穩定電網電壓，確保光伏發電系統與數據中心供電系統的平滑對接。戶外風冷設計使其能夠適應戶外惡劣的環境條件，運行可靠。通過該SVG的應用，數據中心的新能源利用率得到了提高，進一步降低了對傳統能源的依賴，推動了綠色數據中心的建設。
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對AI時代數據中心供電系統面臨的挑戰，不僅保障了AI算力基礎設施的可靠運行，更通過動態無功補償、諧波治理與能效優化的三重突破，為數字經濟打造出高效、穩定、綠色的電力基座。

5 新風光的創新引領與未來展望
新風光作為高壓SVG領域的創新引領者，始終致力于電力電子技術的研發與創新。公司擁有一支專業的研發團隊，在電力電子變換、無功補償控制等領域積累了深厚的技術功底。通過不斷的技術創新和產品升級，新風光高壓SVG的性能持續提升，能夠滿足不同行業、不同場景的多樣化需求。
在AI時代，數據中心的發展將更加注重高效、綠色、智能。新風光將繼續深化電力電子技術與信息技術的融合創新，推出更加先進的智慧電能質量整體解決方案。未來，新風光高壓SVG將具備更強的智能化控制能力，能夠通過與數據中心的智能管理系統進行實時通信，實現無功功率的預測性補償，進一步提高供電系統的穩定性和效率。同時，公司還將加大在模塊化設計、新材料應用等方面的研究力度，不斷縮小設備體積、降低能耗，提高設備的可靠性和使用壽命。
此外，新風光還將積極拓展國際市場，將其高壓SVG技術推廣到全球各地的數據中心項目中，為全球數字經濟的發展提供有力的電力支持。通過與國際知名企業的合作與交流，學習先進的技術和管理經驗，不斷提升自身的核心競爭力，努力成為全球領先的電能質量解決方案提供商。
綜上所述，新風光高壓SVG以其先進的技術原理、卓越的產品性能和豐富的應用案例，為 AI時代綠色數據中心的建設提供了強大的動力。在未來的發展中，新風光將繼續秉持創新驅動的理念，不斷推動電力電子技術的進步，為全球數據中心的高效、穩定、綠色運行貢獻更多的力量，助力企業在AI時代把握發展先機，實現可持續發展。