AI电源SST方案调研纪要
固态变压器技术路线为何是电源或变压器的颠覆性技术？
固态变压器技术颠覆了传统变压器笨重、体积大的形象，体积大幅缩减，频率快速提升，同时能够自主调节，解决无功补偿、谐波污染等问题，从占地面积和集成度上具有显著优势。
数据中心更高的功率密度需求和机柜内高密度化趋势体现在哪里？
随着数据中心转向智算中心，对于各方面的要求不断提升，尤其是智算中心需要更高的功率密度以满足大模型训练需求，从而促使固态变压器通过提供更高集中度的GPU集群支持，实现高效、低成本的训练时间和成本控制。同时，数据中心内部机柜呈现出明显的高密度化趋势，单机柜功耗显著提升，通算中心单机柜功耗大概4-6千瓦，智算中心单机柜功耗大概提到20-40千瓦，如果按照现在英伟达芯片未来更迭方向去看，甚至会发展到120千瓦乃至更高，这也进一步推动了对固态变压器的需求增长。
数据中心更高的功率密度需求将带来哪些问题？
首先是全直流系统需求的提升，核心驱动因素并不是来自于功率和功率密度的提升，而是来自于用电形势的改变，电源结构由之前传统的火电水电为主，开始转变为新能源供电为主，新能源本质上是直流供电，包括储能电池也是以直流的形式充放电，智算中心的直流设备要考虑到兼容以及智能化调控，整个系统的全直流需求是提升的。其次是末端电压等级的提升，以英伟达为例，英伟达提出了高达800伏的直流供应架构，并预计在2027年进行同步部署。该架构相比传统工业形式具有能效提升、关键材料节省以及更强大的可拓展性优势。最后，单机柜功耗提升会导致供配电系统的占地面积快速增大，若按照传统设计，当单机柜功耗从5000瓦提升到8000瓦左右时，占地面积将增加到约一半，再提升可能就要与IT设备占地面积相等，将造成成本浪费，因此电源技术需要不断更新迭代。
HVDC和传统UPS方案有何区别以及其优势？
UPS采用交流输入，再经过整流器变成直流电。同时因为设备主要是以交流输入为主，所以要再经过逆变器转换成交流电输出。HVDC方案可以直接输出直流电，取消了UPS方案中的逆变器环节，整体效率提升到接近95%，并具备本地模块化等优点。相较于传统UPS，HVDC能显著节省工序和提高效率。
巴拿马电源相较于HVDC有哪些升级和优势？
巴拿马电源在HVDC基础上进一步升级，采用移相变压器取代工频变压器，采用多绕组的移相变压器，大大减小了变压器副边绕组的短路电流并实现高功率因数，在能耗方面有优势，具有高效率、高可靠性、高功率密度、高功率容量和维护方便等特点。同时集成度较高，简化了系统架构，减少了设备成本、施工成本及占地面积。
为什么使用SST方案？SST方案在数据中心供电系统设计中的特点与优势是什么？
不管是HVDC、巴拿马电源，还是传统的UPS方案，本质上都是通过非常笨重的物理变压器实现相应的功能。SST方案的简洁性会更加明显，由于数据中心的全直流系统设计，还是需要通过固态变压器SST方案实现，可以直接将10千伏交流电转换为800伏直流电供给设备，不仅适应新能源、储能电池和光伏电站的需求，还能为直流和交流设备提供稳定电源供给。该方案无需滤波和无功补偿，效率极高，一步到位地实现了高效供电。
SST方案在数据中心的应用优势是什么？
SST方案体积小，比较轻便，并且能够自主解决谐波以及无功等问题，同时SST是通过电子回路去进行管控，所以一旦出现问题，可以及时进行输入侧的和输出侧的隔断，不会由于电路出现问题或者其他地方出现问题从而导致整个数据中心用电都受到非常大的冲击。此外，还可以支持双相功率流，所以会进一步节省数据中心的成本。
SST方案在应用范围上相较于传统供应链形式有何不同？
SST方案因其提升后的多重优势，不仅适用于数据中心，还适用于半导体制造、电磁弹射、粒子加速器等领域。
固态变压器方案与HVDC和巴拿马电源方案在电源建设周期和传输效率上的对比如何？
在建设周期方面，从市场上主流的10千伏供电系统的建设周期去看，像UPS方案基本上要300天，如果采用最高级的SST方案，建设周期可以缩短到3个月以内，非常占优。同时，传输效率也有极大提升，SST方案可以通过APF的形式自主解决一些问题，不需要配备谐波治理模块和无功补偿模块，与HVDC、巴拿马电源相比优势更加明显。此外，SST电源接入和电能输出形式非常灵活，可以匹配风光伏的接入，也能完全适配目前主流的电源。未来，随着数据中心架构向高压化方向、压短建设周期、缩小占地面积等趋势发展，SST方案优势会更加凸显会。
在东数西算项目中，SST方案的应用情况如何？
在东数西算项目中，SST方案已经开始应用，例如23年在西电电力电子的东数西算项目中，已经应用了单台2.4兆瓦的SST方案，当时电压等级较低。但目前SST厂商已能提供更丰富的产品。
SST方案未来的发展预期是什么？
随着技术发展和市场需求增长，预计SST方案将在27年前后进入小批量量产阶段，并迅速提升渗透率。
SST方案中，哪些方面值得关注？
一是高频变压器，相较于工频变压器，高频变压器的优势在于其在频率控制、材料选择等方面，如特种变压器龙头新特电，在东数西算项目中已经应用的中国西电，深耕AIDC变压器领域的金盘。二是电力电子器件，有数据中心电力电子相关技术储备的公司，如盛弘、四方等。三是原材料，高频变压器需要通过铁氧体磁芯等材料实现相关功能，如云路、安泰等。
$金盘科技(SH688676)$ $盛弘股份(SZ300693)$ $川环科技(SZ300547)$