--- author: Best Partners TV date: '2026-11-12' guest: '' layout: post.njk source: https://www.youtube.com/watch?v=0VXWxadDwSQ speaker: Best Partners TV tags: - data-center - power-architecture - liquid-cooling - energy-storage title: 探访乌兰察布800兆瓦AI数据中心园区：建设速度、供电与冷却架构分析 summary: 本期内容探讨了内蒙古乌兰察布的Galaxy数据中心园区，对比美国Stargate Abilene项目，分析其建造速度、成本构成、源网荷储微电网、800V直流与SST供电架构以及无集中冷机的水冷方案。 insight: '' draft: true series: '' category: architecture area: tech-engineering project: [] people: - 黄仁勋 companies_orgs: - OpenAI - Crusoe Energy - Oracle - 远景集团 - 阿里巴巴 - 正泰集团 - 宁德时代 - 中恒电气 - VNET products_models: - Pama - GB200 media_books: [] status: evergreen --- 大家好，这里是最佳射手，我是大飞。1.2吉瓦——这是Stargate Abilene的功率规模，Stargate Abilene是位于德克萨斯州，专门为OpenAI建造的人工智能资料中心。自建成以来，它已成为美国人工智能基础设施发展速度的标竿。 但很少人知道，在中国内蒙古乌兰察布，有一个规模类似的园区，速度更快，成本却只有它的五分之一。第一期工程已于今年八月交付。今年九月，我们的团队参观了该地点，并撰写了一份深入的研究报告。这份报告详细分析了中国资料中心的建造方式、速度如此之快的原因以及背后的电力和冷却架构。今天，我们将与大家分享。 ### 中美超大数据中心对比：阿比林与银河园区 首先，我们来谈谈参照点——阿比林。它由Crusoe Energy开发，Oracle运营，名义上是为OpenAI构建的。该项目包括八栋建筑，总功率为1.2吉瓦，换算成IT负载约820兆瓦，耗时一年多才完成。然而，就在同一时期，德州的反资料中心情绪却高涨起来。居民抗议电价上涨，企业抱怨电网压力过大，各组织质疑资源消耗。可以说，阿比林是在争议中崛起的。 中方方面，银河园区规划的IT负荷为800兆瓦，与阿比林园区几乎相同，但第一阶段的120兆瓦在不到12个月的时间内就交付完毕。其成本约为美国同类产品的五分之一。这四期工程均为两家网络巨头量身定制，预计将于2027年底全面完工。有趣的是，如果附近的风力发电厂日后能够腾空，Galaxy就有空间扩展到约1吉瓦。作为对比，Crusoe也计划在阿比林进行扩建，随着“用户端”容量的增加，整个园区的IT容量最终可能达到1.5吉瓦。 目前，在银河园区周围的查哈尔高科技区，有22个资料中心专案同时进行，现场有近3万名建筑工人。 ### 审批流程与建设速度：从地基到机电安装 该报告详细分析了Galaxy的建造过程，这是付费部分中最有价值的内容。我们一起来看看。 整个过程从哪里开始？首先，你必须签署投资协议，然后通过国家发展委员会的供电审查；这是最关键的一步。任何消耗超过10,000吨标准煤的项目（即超过10兆瓦的项目）都必须通过此阶段才能合法开工。2025年初以后，大型专案也需要国家发展委员会的窗口期指导。这两篇评论是同时进行的；加上土地购买和建筑许可证，总共大约需要四个月时间。只有到那时才会开始施工。 你可能会认为，像资料中心这样的大型建筑，光是封顶就需要几个月的时间。然而，第一座银河大厦从破土动工到封顶只花了八到十周时间。为什么速度这么快？由于乌兰察布的土壤条件有利，可以采用无需打桩的扩展基础技术。地基在一个月内完工，上面的混凝土框架以每周一层的速度建造，又花了一个月。因此，第一座银河大厦在十月底封顶，正好赶在内蒙古冬季到来之前。 后续工作转移到室内，使用预制混凝土板代替砖块建造外墙和隔间墙，节省了大量时间。冬季设备订单确认后，机电管道安装（即机械和电气管道及电线）全部在室内开始。 然后，还有最能反映“中国速度”的数据：建筑业劳动力高峰。对于一个100至120兆瓦的资料中心，Galaxy在机电安装高峰期同时安排了3000至4000人工作。该报告将此与美国类似的项目进行了比较，美国的类似计划高峰期只有大约800到1300人，相差三到五倍。专案交付后，施工团队会前往下一个资料中心，通常位于另一个园区，而营运团队则留在原地。每100英亩土地可以创造约100个当地就业机会。 中国和美国之间另一个值得一提的区别是，在中国，资料中心通常以交钥匙解决方案的形式交付；开发人员会安装所有设备，包括机架、配电系统和冷却系统，因此租户只需要带上他们的伺服器和线缆即可。在美国，更常见的是“带电外壳”交付，即开发商提供一个通电的空壳，租户自行负责内部电力和制冷设计。 ### 成本优势的三大动因 好了，速度方面我们已经讨论过了；现在让我们回答另一个问题：为什么成本这么低？报告给了三个原因。 首先是供应链本地化。2021年，中国资料中心约有一半的设备是进口的。目前，80%至90%的产品为国产产品，其中包括施耐德电机、ABB和西门子等国际品牌在中国生产的产品；例如，UPS系统几乎完全是本地化的。目前，仍需进口的主要产品是暖通空调压缩机、风扇和主断路器。尽管柴油发电机仍主要依赖进口，但由于海外供应商的交货周期过长，国产品牌正在崛起。 第二个原因是资讯科技利用率的提高，有点违反直觉。在一个拥有100兆瓦电网接入的校园里，你不可能把所有100兆瓦都分配到伺服器。一部分用于冷却，一部分在变压器和变电站损耗，还有一部分用于照明和办公用电。实际保留给机架的部分是根据一年中最热的下午的峰值负载设计的，而不是根据年度平均PUE设计的。传统上，100兆瓦的电网接取相当于约67至68兆瓦的关键IT负载。现在，这个数字已经增加到70至72兆瓦，这额外的百分比来自三个变化： - 首先，冷却系统更依赖室外空气和较高的水温。 - 其次，电源分配架构减少了转换步骤。 - 第三，设备容量是根据实际测量的伺服器功率而不是铭牌容量来选择的，通常目标是70%到80%的负载率。 由于变电站和主变压器的成本是根据并网规模计算的，因此同样的成本现在可以支援更多的IT容量，从而降低单位成本。 第三个原因虽然报告中没有明确说明，但大家可能都猜得到：建设成本本身比美国低很多。 ### “源-网-荷-储”微电网与远景集团的角色 现在，让我们从另一个角度来看电力，这也是Galaxy最值得关注的方面。Galaxy采用的是中国近年来一直在推广的“源-网-荷-储”模式。 简而言之，该专案自行建造风力发电、储能和资料中心，并透过专用线路将它们全部连接起来，完全绕过公共电网。好处显而易见：电力价格长期保持固定，不受电网波动的影响，风力发电也有助于实现绿色能源目标。 乌兰察布的风力特别强劲，风力系数达到35%至40%，甚至比内蒙古平均32%还要好。该集团在校园附近建造了两个风力发电场，相距约80公里，确保了互补的风力条件；当一个马达停止转动时，另一个马达可能仍在运转。这两个风电场的总装置容量为420兆瓦，而资料中心第二期工程的总负载为240兆瓦。抗风能力是荷载的1.75倍。配合4小时储能系统，目标是前两个阶段超过60%的电力来自自己的风力发电场。 关于如何计算电网中的风力发电比例，B有一个非常清晰的模型。如果风力发电容量与负载之比为1:1，在良好的风力条件下，风力发电可以满足约40%的年度电力消耗。透过将风力发电量提高一倍，即使在风速相对较低的情况下，也能满足相当大的负载需求，使风力发电比例提高到55%以上。增加储能装置可以将强风期间产生的多余电力储存起来，以便在风力减弱时使用。当然，储能并非万能的，所以当连续几天无风时，我们仍然需要依靠电网。 当然，远景集团在银河计划上所做的远不止于建造一座风力发电场。这家公司是一家成熟的风力发电开发商，已在全球安装了超过100吉瓦的风力涡轮机，但在Galaxy专案中，它同时扮演三个角色： - 第一层是传统的开发人员和维运人员，这没什么不寻常的。 - 第二层是设备制造商，包括完整的风力涡轮机单元、转换器和控制软件，所有这些都是自主研发的。电池来自其子公司Envision AESC。从电池单元到储能系统、功率转换系统和PCS软件，所有零件都是自主研发的。它们可以在工厂完成组装和测试，然后运送到现场并接通电源。传统做法是不同的供应商将各种组件运送到现场进行单独调试，这个过程需要三个月到半年以上的时间。然而，远景集团的工厂预配置模式已将现场调试时间缩短至三个月以内。 - 第三个角色是变电站系统整合商，这是最有趣的部分。 ### 电源架构演进：从高压直流到800V SST Galaxy园区拥有5兆瓦的伺服器机房，采用800伏特直流电供电。这是如何实现的？他们使用了一种名为固态变压器（SST）的设备，将10千伏中压交流电直接转换为800伏特直流电，供伺服器机架使用，从而绕过了降压变压器、UPS和整流器等整套传统设备。 除此之外，远景集团也参与了园区内预制变电站的共同设计。这些变电站是在工厂以模组化形式建造和测试的，同时现场施工仍在进行中，之后只需将其运输并连接起来即可。传统的室内变电站从开工到通电大约需要六个月，而Envision的方法可以将这个时间缩短到三个月以内。Galaxy是远景能源在内蒙古的第一个项目，在内蒙古的总规划装置容量为3吉瓦。 为什么这个问题值得单独讨论？因为全球资料中心电源供应架构目前正处于转折点，而中国和美国正在走两条完全不同的发展道路。 我们先来明确一下背景。美国SMAnalysis先前的深入报告概述了一条四阶段路径，从机架级转换开始，逐步发展到建筑物范围内的直流电，最终通过将中压交流电直接转换为800V直流电而达到变电站级别。机架级改造是指在机架旁进行现场改造，而整栋建筑直流改造则是指为整栋建筑供电。 然而，中国跳过了其中几个早期阶段，早在2007年就开始在资料中心使用DC。这究竟是如何发生的？因为中国的资料中心产业起源于电信业。它起源于电信营运商，这些营运商的电信网络……从一开始就使用48V直流电运行。2007年，中国电信江苏分公司开始试行240V直流电。以直流电源取代不间断电源，效率提高了3%至4%。选择240V是合理的，因为它在标准伺服器电源的输入范围内，这样就可以直接将UPS更换为整流器，而无需触碰伺服器本身。中国移动在2012年测试了336V的替代方案，但这需要专用的伺服器电源，因此应用范围较小。 之后，超大规模客户也意识到了这一点，许多新的资料中心采用了双电源供电设置，将240V直流电和市电结合起来。然而，它距离普及还很远，因为UPS仍然是…… 阿里巴巴……甚至走得更远。他们的工程师提出了一个问题：在10kV电网和伺服器之间，为什么我们需要单独的变压器、开关设备和整流器？于是，“帕玛”电力系统就此诞生。这个名字来自“Pama”，意思是挖掘并连接所有中间环节。Pama将10kV配电装置、变压器、模组化整流器和输出分配装置整合到一个预制单元中，可将10kV交流电直接转换为240V直流电。 Pama电源系统于2018年开始测试，现在已成为阿里云自建资料中心的标准配备。根据阿里云的ESG报告，截至2023年3月，已安装366台Pama机组，总装置容量超过800兆瓦。产业数据甚至更积极；截至2024年8月，Pama已在阿里巴巴和其他业者安装了500多台设备，总装置容量超过1 GW。就效率而言，整流模组的峰值效率为98.5%，整个系统的效率约为97.5%。它只占用传统设计的一半空间，设备和施工工作量减少了40%。 好了，现在我们来谈谈银河系愿景。它更进一步，采用800V直流电而不是240V直流电，并且实际上将其直接输送到机架。ST以电力电子装置取代了传统的变压器和整流器，将输出电压从240V提升至800V。根据正泰集团的数据，效率超过98.5%，占地面积减少了一半。许多其他ST项目在机架之前都会转换回240V，但Galaxy不会；它向机架输送800V直流电，机架上的直流-直流转换器将其降压。 这听起来很简单，但成熟的机架侧组件是为低电压或中低电压设计的，因此800V是一个全新的领域。这个5MW伺服器机房有三个1000V输出：两个输出遵循传统的交流电和低电压直流电路径，而第三个输出使用ST 800V直流母线，该母线也连接到BSS电池储能系统。伺服器机架与这三个设备都连接在一起，因此传统的供电路径得以保留，从而可以安全地测试800V供电路径。 除了硬件方面的挑战之外，系统协调也是另一个主要障碍。该系统涉及交流电、低压直流电、800V直流电和电池，必须在几秒钟内检测电压下降：哪条路径发生故障，ST应该调整电流，还是应该让电池放电？Galaxy使用正泰集团自主研发的专有控制系统来处理这个问题。 第三方LIS提供了更广泛的观察：美国资料中心的电力升级是由机架驱动的，例如NVIDIA的GB200机架达到了600kW。在这种密度下，传统的电压效率会成为一个问题，因此需要转向800V，而在中国，由于直流基础设施已经存在，无论机架功率如何，每个人都在向800V和SST过渡。可以说，这两条路选择了不同的起点，但它们都通往同一个终点。 说到BSS，以下是电池储能在资料中心变得越来越重要的三个原因： - 首先是绿色能源；依赖风能和太阳能的专案利用储能技术连接再生能源和电网。 - 其次是网格本身；AI训练负载剧烈波动，数千个GPU频繁开启和关闭，对网络带来巨大冲击。中国电网营运商目前对大型资料中心提出了越来越严格的低电压穿越要求。 - 第三种是备用方案。UPS移除后，机架级电瓶BBU只能持续约90秒，而BSS可承载负载，直到柴油发电机启动。 目前，由电网供电的资料中心通常包含30分钟到1小时的储能，有些买家甚至开始要求更长的储能时间。 ### 冷却系统设计：水冷结合双盘管风扇墙 电力方面基本上已经涵盖。最后一个核心模组正在冷却。报告指出，该设计是整个计划中最令人印象深刻的部分之一，因为它直接回应了美国资料中心产业目前正在进行的一场辩论。 背景介绍：黄仁勋在CES 2026上表示，“GPU系统可以用45°C的水冷却；无需冷却器。”这项声明在业界引发了广泛讨论。伺服器硬件确实可以承受45°C的水温，但实际上，大多数资料中心仍然保留集中式冷却器。为什么？因为冷板只能冷却主芯片；伺服器的其他部分，例如CPU以外的卡片、网络设备和储存设备，仍然依靠空气冷却。 在大多数设计中，风冷风扇壁和液冷冷却剂分配单元（CDU）共用同一个水循环系统。液冷部分在45°C的水温下运作良好，但风扇壁需要25°C左右的水温才能达到类似的热热效率。因此，集中式冷却器必须将整个回路冷却到25°C，这意味着液冷侧的热裕量被浪费了。 有人可能会问，为什么不把循环分成两个呢？一条管线用于输送温水进行液体冷却，一条管线用于输送冷水进行空气冷却。问题在于，在建造设施时，无法确定租户未来需要多少空气冷却还是多少液体冷却。如果将它们分成两个固定的回路，一旦租户的需求与最初的设计有所不同，资料中心就很难进行调整。对于进行15年长期投资的开发商而言，灵活性比边际效率提升更重要，因此大多数开发商仍然选择共享循环系统并保留集中式冷却器。 然而，Galaxy的设计为这种权衡提供了一个有趣的解决方案：它仍然共享一个水循环，但没有集中式冷却器。Galaxy专案第一期工程提供了30兆瓦的液冷能力。液冷侧设计用于处理大部分热量，而风冷侧设计用于处理高达50%的热量。由于这两个数字加起来超过100%，这意味着该比例可以灵活调整。如果今天的租户想要更多的液冷机架，没问题；如果明天有租户需要更多风冷设备，那也没问题。 那么，这究竟是如何实现的呢？在制冷方面，它与我们在美国看到的情况非常相似。冷板位于芯片上，CDU将热量转移到设施水循环系统中，然后循环系统将热水输送到屋顶。在这个循环系统中，夏季出水温度达到35°C，回水温度为43°C。兰查布一年中的大部分时间，环境气温都低于43°C，因此屋顶上的干式冷却器可以自行冷却水，无需冷水机。 空冷侧的关键在于每个风扇壁都包含两个热交换盘管：空气首先流经与屋顶水循环系统相连的水盘管，在冬季，屋顶回水温度足够低，可以将空气温度降至25°C。但在夏季，由于水温无法降至足够低的水平，这种方法就行不通了，因此每个风扇壁上还有一个内部压缩机盘管，仅在最热的日子里运行。此压缩机盘管的功率容量是为一年中最热的一天设计的，因此不需要全天候运作。 与在屋顶安装磁悬浮冷水机相比，带有集成压缩机盘管的风扇墙可节省10%至20%的能源，而且由于该冷水机实际上是干式冷却器，因此一年中的大部分时间都处于闲置状态；鉴于兰查布的年平均气温约为4°C，您可以享受近10个月的免费制冷，因此保留一台免费冷气。 那么，这种设计可以在较温暖的地区使用吗？例如，在德克萨斯州，答案是肯定的。但是，压缩机盘管需要运行更长时间，因此您节省不了那么多钱。这种设计在较冷的气候下优势最为明显。 ### 产业垂直整合与未来趋势 关于银河系的故事就到此为止了；最后，让我们从更宏观的角度来看问题。 垂直整合是Galaxy的核心关键字——从伺服器到储能，从10kV电力到800V直流机架，从变电站到冷却设计，远景集团在该专案中担任制造商、设计师和整合商的角色。在中国，这样做的公司不只一家；另一个更广为人知的例子是VNET、宁德时代和中恒电气之间的合作。VNET是全球领先的资料中心营运商，毋庸置疑，宁德时代（CATL）于2024年成为VNET的最大股东，并同时宣布从中恒电气控股股东手中收购股份。中恒电气是阿里云和字节跳动资料中心高压直流输电系统的主要供应商；这三者共同连接了资料中心营运、绿色电力储存和机架内电源。 宁德时代也是DeepRoute.ai最大的外部投资者之一，这意味着他们已经朝着模型方面迈出了一步。Jing Group主要负责内部联系，而CAT则透过合作和股权将各个公司联系起来。虽然路径不同，但逻辑是一样的：在竞争激烈的市场中，你必须控制价值链中的更多环节。 过去五年，中国的资料中心租金减少了一半，资本支出下降了25%，内蒙古的电价是世界上最低的费用之一。在这种环境下，垂直整合是一种非常自然的差异化策略。当然，现在还很难说垂直整合能否成为真正的竞争优势。 目前，超大规模云端供应商主要根据资源丰富程度和过往业绩来选择供应商，但有两个趋势值得注意： - 首先，保障电力供应正成为资料中心开发商的核心竞争力。美国依靠燃气涡轮机和燃料电池来弥补电网缺口，马来西亚现在要求资料中心至少30%的电力来自再生能源，而根据中国的“东数西算”政策，能源资源附近的项目将获得优先批准。 - 其次，机架电源架构的重新设计正在进行中，路线图尚未最终确定。能够提供能源和电力分配基础设施一体化解决方案的企业，将持续扩大其相对于那些只建造资料中心外壳的企业的竞争优势。 那么，你认为中国资料中心建设的速度和成本优势能否在美国复制？欢迎在评论区分享您的想法。