Key Technical Challenges and Prospects of Active Grid Support from Uninterruptible Power Supply of Data Centers

SONG Meng; SUN Yaofei; ZHENG Shanqi; CHENG Chenwen; LI Yitong; TENG Fei

doi:10.7500/AEPS20260312008

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Key Technical Challenges and Prospects of Active Grid Support from Uninterruptible Power Supply of Data Centers

Computing Power-Electric Power Coordination | 更新时间：2026-10-10

- Key Technical Challenges and Prospects of Active Grid Support from Uninterruptible Power Supply of Data Centers
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 19, Pages: 20-34(2026)
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁省沈阳市 110002
  3.西安交通大学电气工程学院，陕西省西安市 710117
  4.伦敦帝国理工学院电气与电子工程系，伦敦 SW7 2AZ，英国
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2024YFE0209900)
- DOI：10.7500/AEPS20260312008
  CLC：
- Received：12 March 2026，
  
  Revised：2026-05-26，
  
  Online First：06 August 2026，
  
  Published：10 October 2026
- 稿件说明：
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宋梦,孙要飞,郑善奇等.数据中心不间断电源主动电网支撑关键技术挑战与展望[J].电力系统自动化,2026,50(19):20-34.

SONG Meng,SUN Yaofei,ZHENG Shanqi,et al.Key Technical Challenges and Prospects of Active Grid Support from Uninterruptible Power Supply of Data Centers[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(19):20-34.
宋梦,孙要飞,郑善奇等.数据中心不间断电源主动电网支撑关键技术挑战与展望[J].电力系统自动化,2026,50(19):20-34. DOI： 10.7500/AEPS20260312008.

SONG Meng,SUN Yaofei,ZHENG Shanqi,et al.Key Technical Challenges and Prospects of Active Grid Support from Uninterruptible Power Supply of Data Centers[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(19):20-34. DOI： 10.7500/AEPS20260312008.

摘要

能源结构转型与双碳战略推进使电力系统对灵活性资源的需求持续增长。数据中心（DC）普遍配置大规模不间断电源（UPS），其冗余储能具备参与电网支撑的潜力。针对传统UPS长期定位于事故备用、正常工况利用率偏低、主动支撑技术体系尚不清晰等问题，文中围绕DC-UPS主动电网支撑开展系统梳理。从供电架构、冗余容量、政策激励、经济性和工程实践等方面分析应用基础，明确以关键信息技术负载可靠供电为前提、以冗余容量释放为边界的核心内涵，构建由UPS拓扑、柔性控制、集群互联和优化决策组成的4层技术架构。进一步，归纳双向能量路由、有功/无功解耦控制、UPS集群动态安全域及多市场耦合决策等挑战，并展望高压直流供电、模块化级联拓扑、规模化集群安全运行与多维约束调控方向。

Abstract

The transformation of energy structure and the advancement of the carbon emission peaking and carbon neutrality strategy have continuously increased the demand for flexibility resources in power systems. Data centers (DCs) are commonly equipped with large-scale uninterruptible power supply (UPS)

and their redundant energy storage resources have the potential to participate in grid support. Given conventional UPS systems have long been considered as contingency reserve

their utilization rates under normal operating conditions are low

and the technical system for active grid support is unclear

a systematic review is conducted on DC-UPS-based active grid support (DCUGS). The application basis of DCUGS is analyzed from the perspectives of power supply architecture

redundant capacity

policy incentives

economic feasibility

and engineering practices. The core connotation of DCUGS is clarified

with reliable power supply for critical information technology loads as the prerequisite and the release of redundant UPS capacity as the boundary. A four-layer technical architecture consisting of UPS topology

flexible control

cluster interconnection

and optimization decision-making is constructed. Furthermore

key technical challenges are summarized

including bidirectional energy routing

active/reactive power decoupling control

dynamic security region characterization of UPS clusters

and multi-market coupling decision-making. Finally

future research directions are discussed

including high voltage direct current power supply

modular cascaded topology

secure operation of large-scale UPS clusters

and regulation under multidimensional constraints.

关键词

Keywords

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