21世纪经济报道彭新
AI数据中心的供电需求,正推动电力设备厂商加快布局固态变压器。10月24日,特变电工(600089.SH)在天津新型电力系统与源网荷储数协同发展大会上,发布“睿驭”系列固态变压器(SST)。特变电工介绍,该产品已在天津制造基地批量生产,户外型产品已在四川广元智运绿能物流超充站投运。
重点面向AI数据中心,但首批落地应用选择了重卡超充。特变电工电力电子总工程师迟永宁在接受21世纪经济报道记者等采访时表示,算力需求推动了800V直流供电架构的发展,但数据中心对供电可靠性的要求很高,仍需积累更多实际运行数据。相比之下,重卡超充更适合作为产品先行落地、验证商业可行性的场景。
AIDC供电架构升级
随着AI服务器机柜功率向兆瓦级迈进,电力需求激增,供电系统面临的压力也在增加。与传统数据中心相比,AI数据中心(AIDC)的用电特征发生了根本性变化,给电力系统带来的复杂性呈非线性、指数级增长。
迟永宁告诉记者,随着算力规模扩大及固态变压器等设备应用增多,配用电侧的涉网运行和电能质量问题将更加突出。他提到,算力中心与电网之间的振荡、电力电子干扰等问题,正给电力系统带来新的挑战。
数据中心供电系统在较低电压下输送更大功率时,需要承载更高的电流,由此增大线缆和铜排的尺寸,以及配电过程中的损耗。此外,电力从电网抵达芯片,还需经过多次电压转换,相关设备既会产生损耗,也会占用空间。
提高供电电压、减少中间转换环节,成为产业探索的方向。相较于传统变压器,固态变压器有望减少中间转换环节、压缩占地,并更好地适配储能及新能源等直流设备的接入,在体积、效率及电力电子化程度上具有明显优势。
在数据中心供电架构升级背景下,固态变压器开始进入产业视野。2026年8月,英伟达与谷歌、微软通过开放计算项目(OCP)发布《800V数据中心2.0白皮书》,共同推进800V直流供电架构。OCP公布的技术路线显示,存量机房可先通过配套电源机柜,将交流电转换为高压直流,面向新建机房时,则可采用变压整流设备或固态变压器,将中压交流直接转换为800V直流。
由此,固态变压器逐步进入更多电力设备厂商的产品规划,包括中国西电、特变电工、四方股份等。传统工频变压器主要依靠电磁感应完成电压变换,固态变压器则将功率半导体、高频变压器与控制系统相结合,实现电能变换与调控功能的集成。
此次特变电工发布的“睿驭”系列固态变压器,首发机型额定功率为2.5兆瓦,采用10千伏交流输入、800V直流输出。据介绍,该系列采用全碳化硅功率器件和高频软开关技术,整机最高效率超过98.5%,并可通过模块化设计支持1至5兆瓦扩展。
据特变电工测算,以1兆瓦(MW)机架为例,采用相关固态变压器供电方案一年可节电约28万度,且与传统供电方案相比,用铜量和占地分别可减少约45%和60%。
市场需求尚未大规模释放
对于固态变压器,市场预期也在升温。国盛证券研报显示,在未来五到十年内,全球固态变压器市场将以年均复合增长率25%-35%的速度增长。东吴证券研报测算,到2030年全球市场规模有望超过2700亿元。
尽管固态变压器路线备受市场关注,但距离形成大规模交付能力仍有差距,市场应用尚处于早期。电源管理巨头台达今年2月披露,其SST智能直流供电方案已导入秦淮数据位于华北的产业园。台达子公司中达电通产品行销部总监叶新平表示,公司正在扩大固态变压器产能,并提到相关扩产通常需一年左右,批量交付能力预计到2026年底形成。
据特变电工介绍,“睿驭”系列固态变压器已在天津制造基地批量生产,年产能达200台。迟永宁表示,固态变压器目前已具备商业化应用条件,但市场需求尚未大规模释放,制造能力将随需求增长同步提升。
在规模需求到来之前,重卡超充为固态变压器提供了先期落地场景,其户外型产品已在四川广元一处重卡超充站投运。迟永宁表示,重卡充电对大功率、高功率密度的需求较强,且商用车使用频繁,设备利用率高,有利于投资回收。此外,汽车充电场景更适合先行应用并积累运行数据。
迟永宁认为,随着人工智能应用增多,算力负荷将快速增长,带动固态变压器产业发展,算力中心将成为其未来的重要市场。不过,供电可靠性仍是这一技术扩大应用的关键,要让数据中心客户建立信心,仍需积累长期运行数据。
据记者了解,“睿驭”系列固态变压器面向数据中心的相关行业认证正在推进,特变电工也在与多个头部客户进行产品选型对接。
此外,成本也制约着固态变压器的应用节奏。迟永宁表示,现阶段固态变压器方案的成本仍高于传统方案,其中碳化硅等功率器件成本占比较高。对于电力设备厂商而言,固态变压器系统的市场竞争还涉及高频变压器制造、器件选型、系统集成和控制保护等。迟永宁表示,小团队也可能较快开发出电力电子设备样机,但大规模生产中的工艺、调试、质量控制,以及长期运行积累,更能体现厂商之间的差异。