深入了解 Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW 的创新特性，并了解它如何重新定义现代数据中心的供电方式。
*本博客是系列文章的第三篇，旨在探讨高压直流基础设施在数据中心的应用前景、早期采用案例研究，以及机架级直流电源系统如何为实现 800 VDC 的未来提供切实可行的桥梁。
现代数据中心必须应对日益增长的电力需求，同时兼顾效率、可扩展性和环保目标。由于数据中心依赖交流电源，运营商无需将整个站点改造为更高电压的直流系统即可提高能源效率并实现资源最大化利用。Vertiv ™ PowerDirect Rack 33kW 正是这一变革的先锋。这款紧凑、模块化且面向未来的直流电源系统，能够提供当今人工智能和超大规模工作负载所需的灵活性和性能。
提高效率的关键：减少交流-直流转换步骤
要了解传统交流电源架构的比较以及直流供电设施如何提高效率，请阅读本系列的第一篇博客“连接现在与未来：传统交流设计的机架级直流电源分配”。
转换步骤数量的减少源于取消了不间断电源 (UPS) 并使用 50VDC 电源轨上的电池备用单元 (BBU)。对于功率极高的机架，BBU 占用过多机架空间，因此仍然需要使用 UPS。所以，转换步骤数量并未减少。
效率提升主要归功于交流转 50V 直流电源的效率高于服务器内置的嵌入式电源。此外，由于每个嵌入式电源都配备了冗余单元，因此大多数嵌入式电源的运行功率都低于其额定输出功率的一半。所有 50V 直流电源单元均并联运行；可以部署多个电源单元以在保持冗余的同时最大限度地提高效率。此外，将电源转换单元移出服务器，可以释放服务器内部空间，用于安装更多计算组件，并简化服务器设计。这在人工智能和高性能计算 (HPC) 环境中尤为重要，因为在这些环境中，最大化每个机架的计算密度至关重要。释放内部空间可以容纳更多 GPU、内存或加速器，从而在相同的空间内实现更高的性能，同时降低复杂性并改善气流，从而实现更好的散热管理。
图 1. 架构 2：带中央 UPS 的机架电源（上图）和架构 3：带机架内电池备用电源 (BBU) 的机架电源（下图）
| 数据中心电源架构演进：将电源保护从机房迁移到机架 | |
| 架构 2：机架式电源，带中央 UPS | 架构 3：机架式电源，带机架内电池备用电源 (BBU) |
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表 1. 从 架构 1开始，通过减少转换步骤来提高能源供应和分配的效率。
800VDC架构省去了一些转换步骤。例如，使用UPS和50VDC电源系统时，服务器需要经过四个转换步骤；而用800VDC系统代替UPS，则转换步骤减少到两个：800VDC输出系统中的交流电到直流电转换，以及50VDC输出系统中的直流电到直流电转换。
高效工作：Vertiv™ PowerDirect 机架式 33kW
为了说明机架级直流电源在实际应用中的工作原理，我们可以以 Vertiv™ PowerDirect Rack 33kW 为例。Vertiv™ PowerDirect Rack 是一款专为现代数据中心设计的直流电源架解决方案，它将高可靠性、可扩展的电源骨干直接引入 IT 机架，其功能特性能够满足超大规模和 AI 数据中心的需求。
©2025 Vertiv集团公司
图 2. Vertiv™ PowerDirect 机架式 33kW 50VDC 电源系统是一款高密度、可扩展的直流电源系统，专为现代数据中心和开放式计算 ORV3 环境而设计。它非常适合高容量服务器配置，可最大限度地提高电源效率并最大限度地减少空间需求。
- 高功率密度： 每个 Vertiv™ PowerDirect 机架可提供 33kW 的功率（50VDC 时 660A），而仅占用 1U 的机架空间。每个机架最多可堆叠 132kW，支持超高密度配置，是 AI 和 HPC 环境的理想之选，可优化空间利用率和电源传输。
- 模块化热插拔设计：该系统专为可扩展性而设计，包含由中央控制单元管理的 5.5kW 热插拔电源模块。可随时添加额外的机架，灵活应对 IT 需求增长，同时确保持续供电。对于超大规模和云运营而言，即使密度不断增加，这种持续正常运行时间也至关重要。
- 双路交流/高压直流输入兼容性：Vertiv™ PowerDirect 机架式电源支持双路输入，可同时支持传统的交流电和新兴的 800V 直流电源。用户可使用标准市电或 UPS 电源为其供电（支持 400/230 至 480/277V 三相交流电），电源会将输入电压整流为 50V 直流电，供 IT 设备使用。未来，如果设施采用 380V 直流母线或其他 800V 直流电源，同样的 Vertiv™ PowerDirect 设备也可直接接受直流输入（190V 至 410V 直流范围）。无论哪种情况，服务器的输出电压均保持稳定在 50V 直流。这种双路输入设计有助于实现长期的适应性，使用户能够在充分利用现有基础设施的同时，为过渡到更高电压的直流电源做好准备。
- 峰值效率：Vertiv™ PowerDirect 机架式电源的 转换效率高达 97.5%，可最大限度地减少功率损耗，同时降低散热需求。这意味着几乎所有输入功率都能输送至服务器，仅有极少的热量损耗。对于数据中心运营商而言，与传统服务器电源或旧式交流 UPS 解决方案相比，这意味着更低的能源成本和更轻的散热系统压力，尤其在每机架 100kW 的规模下更为重要。高负载效率也意味着在正常（非高峰）运行期间，设施不会受到额外负担。Vertiv™ PowerDirect 机架式电源可为服务器提供最大可用功率，从而全面提升效率。
- Vertiv™ PowerDirect 机架符合开放计算项目 (OCP) 标准并可轻松集成：它符合 OCP Open Rack V3 HPR 规范标准，支持在现代 OCP 机架中无缝部署。这意味着它可以无缝集成到超大规模数据中心使用的现代 OCP 机架中。它还采用 ORV3 HPR 的标准化外形尺寸和母线连接，用于 48V/50V 配电。然而，它的优势不仅限于 OCP；任何希望部署 48-50V 直流配电的数据中心都可以利用此解决方案。Vertiv™ PowerDirect 机架的灵活设计使其既适用于现有环境的改造（例如，模块化机柜或定制机架），也适用于新建环境的部署。
此处的“惩罚”指的是设施因额外制冷和低效用电而导致的更高电力成本，从而间接累积的成本。当设备在部分（非峰值）负载下运行时，就会出现这种更高的能源浪费和成本。Vertiv™ PowerDirect 机架可防止设施出现这种效率下降。
迈向节能的飞跃
与传统系统相比，直流电源架构提高了效率，并支持更高的机架功率密度。它使运营商能够根据人工智能/高性能计算 (AI/HPC) 快速发展带来的计算需求增长来扩展功率，从而克服了旧设计的局限性。此外，它也是集成更高电压直流系统的切实步骤，为当前基于交流电的设施和未来的直流供电系统之间搭建了桥梁。
Vertiv™ PowerDirect 机架 代表了电源技术的飞跃，它将业务前瞻性、高功率密度和模块化设计融于一体。无论是应对当今人工智能驱动的工作负载，还是为 800VDC 的未来做好准备，Vertiv 解决方案都为数据中心供电的效率和可扩展性树立了新的标杆。