固态变压器,数据中心又一新增量!| 0709 张博划重点
日期:2025-07-13 20:08:28 / 人气:5

7 月 9 日,今日市场全天冲高回落,三大指数涨跌不一,沪指 3500 点得而复失。沪深两市全天成交额 1.51 万亿,较上个交易日放量 512 亿。截至收盘,沪指跌 0.13%,深成指跌 0.06%,创业板指涨 0.16%。
在数据中心领域,一项新的技术正悄然兴起,有望成为行业发展的又一新增量,那就是固态变压器(SST)。随着科技的飞速发展,现代 AI 数据中心对电力的需求呈现爆发式增长,需要吉瓦级电力来支持不断攀升的 AI 计算需求。而当前的数据中心架构由于功率密度和系统效率等问题,正面临着物理极限的挑战。
英伟达提出的方案为这一困境提供了新的解决思路,即在数据中心外围将 13.8kV 交流电网电力直接转换为 800V 高压直流,其中就运用到了固态变压器(SST)和工业级整流器。这一举措极大地简化了电力转换步骤,不仅提高了效率,还增强了可靠性。固态变压器可实时监测并调节电压、频率、谐波等参数,能够为数据中心、精密制造等高要求场景提供稳定电力。其还能为数据中心提供智能化的多能源综合接入服务,满足数据中心多元化的能源需求。
固态变压器又称电力电子变压器,它将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合,与常规变压器相比,有诸多突出优点。例如,它能实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制,应用于电力系统后可改善电能质量,提高系统稳定性,实现灵活的输电方式以及对功率潮流的实时控制。在体积和重量方面,由于采用高频变压器实现隔离功能,固态变压器相较于传统的铁芯油浸式变压器,体积和重量大幅减小,且无变压器油,对环境污染少。其还能有效抑制谐波双向流动,保证高低压侧交流波形畸变率小,基本为正弦,功率因数控制灵活。在故障处理方面,固态变压器可实现断路器的部分功能,能瞬间关断故障电流,继电保护装置也较传统变压器相对简化。另外,通过配置智能控制单元,固态变压器便于设备层面配合实现自愈功能,亦可实现联网通信,有利于电网智能化。
从材料革新角度来看,非晶纳米晶材料在固态变压器中的应用备受关注。非晶纳米晶具有非晶相提供高电阻率降低涡流损耗、纳米晶相赋予优异软磁性能的 “双重性格”,在同等磁密条件下,较其他磁性材料在固态变压器上的应用优势更明显。通过非晶纳米晶材料替代传统铁氧体等软磁材料,可降低固态变压器 30% 的制造成本并减少碳排放,预计到 2030 年,将为全球能源系统年节电超 500 亿千瓦时,是推动绿色能源转型的关键技术之一。目前,国内已生产出厚度在 12 微米以下的极薄纳米晶材料,损耗相较常规纳米晶可进一步降低超 50%。
在技术突破方面,固态变压器作为一种高频化的电力电子变换设备,高频隔离变压器是其核心组件。不过,目前该组件面临容量小、损耗密度高、大容量电池设计难等关键技术瓶颈,导致系统复杂且成本较高。而在高频变压器领域,非晶纳米晶具有更稳定的温度特性,适用于高温运行的高频变压器,同时可实现更大尺寸的铁心制造,在同等设计磁密下具有更高的功率密度,符合大容量、紧凑型电力电子装备发展趋势。例如,传统铁氧体在 10 千赫兹频段的损耗是非晶材料的 3 倍以上,目前国内已开发出损耗仅 5.6 万瓦特 / 千克的 20 厘米宽幅铁心,在保持超低损耗的同时,破解了宽幅材料应力分布不均导致磁畴畸变的难题。
从标准引领角度而言,目前国内已有团队主导制定电力电子变压器国际标准,且已进入最终审议阶段,这意味着我国在该领域掌握了标准制定权。同时,国内还有团队正在推进的《柔性直流系统用中高频隔离变压器技术规范》填补了国内空白,明确 10 千赫兹以上频段损耗限值比欧盟现行标准严格 15%。
在应用拓展方面,非晶铁心变压器已突破单机 10 兆伏安容量极限,国内某团队用其研发的三相变压器将用于新疆一光伏项目,比传统方案可减少占地 60%。在轨道交通领域,3 千赫兹非晶牵引变压器使深圳地铁 16 号线能耗下降 7.2%,噪音降低 12 分贝。在海上风电应用中,目前正在测试的深海变压器采用环氧真空浇注技术,在盐雾腐蚀环境下绝缘寿命提升 3 倍,为深远海风电直流送出提供了关键装备支撑。
总的来说,固态变压器凭借其在电力转换和管理方面的显著优势,正逐渐成为数据中心领域的新宠。随着技术的不断进步和成本的逐步降低,固态变压器有望在数据中心市场中占据重要地位,为数据中心的高效、稳定运行提供强有力的支持,成为数据中心行业发展的重要新增量。
作者:杏宇娱乐注册登录官网
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