(来源:纪要头等座)
固态变压器催化不断持续看好行业拐点
一、综述
1、固态变压器技术进展与市场格局全面解析
固态变压器作为数据中心供配电架构升级的关键技术,正迎来产业化窗口期。其发展驱动力主要源于服务器功率密度持续提升,如NVIDIA GB200向更高阶架构演进,导致传统供配电系统面临占地面积大、效率低(通常链路效率为90%-95%)、发热严重及铜材消耗高等问题。为应对挑战,行业通过缩短前端设备数量、提高集成度以及提升电压等级实现优化。固态变压器作为第三代供电技术,可替代工频变压器、开关柜和AC-DC整流环节,支持800V至1000V直流输出,显著简化供电链路,整体效率可达95%-98%,较高压直流HVDC系统提升2-3个百分点,对项目收益率具有显著边际改善作用。中国在该领域应用领先,国网、南网已在微网、直流配电网示范项目和高功率充电站中部署,而欧美应用较少,中国企业具备国际先发优势。近期重要进展包括谷歌2024年提出±400V方案;英伟达计划2027年实现800V高压直流HVDC规模化;伊顿收购ReVoltPower并推出样机;台达发布800V白皮书并与清华合作示范项目;秦淮数据联合美团等企业于2025年11月发布全球首个基于固态变压器的算力中心智能直流供配电商业化方案,并将在华北某数据中心落地。进入该领域需具备三大能力:中高频变压器与电力电子装置的制造能力、复杂电子系统的控制算法与优化能力、掌握10kV至35kV中低压系统技术。主要竞争者包括台达、伊顿、施耐德和ABB,其中台达技术领先,伊顿通过并购加速布局。中国企业如中国西电、四方股份、特变电工已有示范项目经验,金盘科技已完成1.0样机下线并迭代至2.0版本,预计半年内送样客户;阳光电源依托北美品牌优势有望占据重要市场份额。未来趋势显示,固态变压器是确定性的终极供电解决方案,在经济性与性能上具备长期竞争力。
2、固态变压器行业发展趋势及企业技术布局
固态变压器行业未来发展的驱动因素主要包括三方面:其一,性能与成本优势显著,固态变压器具备更高的电能转换效率、更优的动态响应能力以及更小的体积重量,使其在数据中心、新能源电网和高端制造等场景中成为理想的终极供电解决方案;其二,中国企业已在高(更多实时纪要加微信:aileesir)频电力电子、磁性材料、功率器件集成等领域建立全球技术领先地位,尤其在碳化硅(SiC)应用、高频拓扑结构等方面实现突破,为产品出海和国际市场竞争提供坚实支撑;其三,随着人工智能和高性能计算的发展,服务器单卡功率密度持续提升,对高效、高密度供电系统的需求激增,直接拉动固态变压器在北美头部数据中心的应用落地。当前,新特能源、京泉华、可立克等企业正积极与北美领先的数据中心解决方案供应商合作开发配套电源产品,推动产业化进程。在磁性材料端,以铁氧体和非晶合金为基材的材料被广泛应用于高频变压器和储能系统中,相关企业通过持续研发投入,不断提升材料的饱和磁通密度、降低损耗,增强整体系统效率。上述技术进步和产业链协同将进一步巩固龙头企业市场地位,加速市场份额扩张,并促进行业整体向高可靠性、高集成度方向演进。
二、Q&A
Q:固态变压器相较于传统HVDC在技术性能和经济效益上有何具体优势?
A:固态变压器在技术性能和经济效益方面相较传统高压直流(HVDC)系统具有显著优势。首先,在技术层面,固态变压器能够整合传统供配电链路中的多个环节,包括工频变压器、开关柜以及交流到直流的整流装置,实现高度集成化,从而大幅减少设备占地空间和系统复杂度。其次,其供电链路效率可达95%至98%,相比现有HVDC系统的90%至95%提升了2至3个百分点,这一效率增益在大规模数据中心场景下可显著降低能耗与散热成本。再者,固态变压器支持更高的输出电压等级,如800V或1000V直流输出,可在相同功率条件下降低电流水平,减少线路损耗和发热,同时节省铜材使用量,进一步压缩建设成本。从经济效益看,效率提升直接转化为更低的运营支出(OPEX)和更高的能源利用率,尤其在城市中心等电价高昂、空间紧张的区域,这种改进对项目的内部收益率(IRR)产生积极且可观的边际影响。此外,随着服务器功率不断攀升(如从NVIDIA GB200向更高阶架构过渡),传统架构已难以满足高密度算力需求,而固态变压器提供的高效、紧凑、高可靠供电模式成为必然选择,具备长期经济可行性与技术可持续性。
Q:中国企业在全球固态变压器市场中处于怎样的地位?有哪些代表性企业和技术进展?
A:中国企业在全球固态变压器市场中处于技术领先地位,具备明显的先发优势和产业化推进能力。尽管目前全球范围内固态变压器仍以科研和示范项目为主,但国内国家电网和南方电网已在微网、直流配电网试点及高功率密度充电站等领域开展实际部署,形成初步应用基础,而欧美地区相关项目数量相对更少,显示出中国在工程化落地方面的领先态势。代表性企业包括中国西电、四方股份、特变电工、金盘科技和阳光电源等。其中,中国西电、四方股份和特变电工已参与多个国家级示范项目,提供配套设备,积累了丰富的系统集成与运行经验。金盘科技作为新兴力量,于2025年8月成功下线第一代样机,并迅速迭代至2.0版本,预计在未来六个月内向国内外客户送样测试,展现出强劲的研发迭代能力。阳光电源则凭借其在北美市场的品牌影响力和技术积累,有望在国际商业化进程中占据有利位置。此外,台达虽为中国台湾企业,但其与清华大学合作推进全球首个基于固态变压器的数据中心示范项目,亦体现华人科技圈的整体领先实力。中国企业不仅在产品开发上取得突破,还在技术环节如中高频变压器、电力电子拓扑结构优化、复杂控制算法研发以及10kV-35kV中压系统集成等方面构建起深厚壁垒,为其在全球市场竞争中赢得主动权。
Q:推动固态变压器成为数据中心主流供电方案的因素有哪些?
A:推动固态变压器成为数据中心主流供电方案的因素包括技术性能优势、产业需求升级以及中国企业的全球化竞争力。首先,固态变压器采用全控型功率器件和高频隔离技术,具备远超传统工频变压器的功率密度、转换效率和动态调节能力,能够满足现代数据中心对空间节约、节能降耗和快速响应的严苛要求。其次,随着AI训练集群和高性能计算服务器的普及,单张GPU或AI加速卡的功耗已突破1000W甚至更高,导致整机柜功率密度急剧上升,传统供电架构面临散热难、损耗大、扩容受限等问题,而固态变压器凭借高频化、模块化,可实现近负载精准供电,有效提升能效并降低总拥有成本。此外,中国企业如新特能源、可立克等已在碳化硅器件应用、多电平拓扑控制、高频磁元件集成等方面取得技术突破,并与北美头部数据中心方案商展开合作,推动产品进入国际主流供应链体系。这种“技术领先+客户绑定”的双轮驱动模式,极大增强了国产固态变压器在全球市场的渗透力,也为行业规模化发展奠定了基础。
Q:磁性材料在固态变压器中的作用及其主流材料类型是什么?
A:磁性材料在固态变压器中承担着能量传递、电压变换和电气隔离的功能,尤其在高频工作条件下,其性能直接影响系统的效率、温升和功率密度。由于固态变压器通常运行在数十kHz至MHz级别的高频段,传统硅钢材料因涡流损耗过大而不适用,因此必须采用低损耗、高电阻率的先进磁性材料。目前主流使用的材料包括铁氧体和非晶合金。铁氧体因其高电阻率、良好的高频特性以及成熟的生产工艺,被广泛用于中低功率等级的高频变压器中,尤其适合百瓦到数千瓦范围的应用场景;然而其缺点是饱和磁通密度较低,在高功率应用中易发生磁饱和。相比之下,非晶合金具有更低的铁损、更高的饱和磁通密度和宽温稳定性,更适合用于大功率、高效率要求的固态变压器中,尽管(更多实时纪要加微信:aileesir)其成本较高且加工工艺复杂,但随着制造技术进步和规模化生产推进,非晶合金的应用比例正在逐步提升。此外,前沿研究也在探索纳米晶材料的应用潜力,以进一步优化高频磁性能。相关企业在持续加大研发投入,致力于提升材料的一致性、热稳定性和抗老化能力,从而保障固态变压器长期可靠运行,并支撑整个电力电子系统的高效演进。
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