英伟达力推！AIDC终极供电方案！固态变压器深度解析（附相关企业）#涨姿势##财经##a股#

在近期召开的OCP大会上，英伟达发布了《800VDC Architecture for Next-Generation AI Infrastructure》白皮书，正式定调800V直流供电 + SST固态变压器，是AI数据中心的终极供电方案。#固态变压器 #英伟达

01、固态变压器
固态变压器（Solid State Transformer,SST）是一种基于全控型电力电子器件和高频磁耦合技术，替代传统工频变压器实现电能高效变换和智能调控的新型电力电子设备。固态变压器（SST）不仅具备电压升降、交直流转换功能，还集成无功补偿、谐波治理、故障隔离和多能源接入能力，是构建高效、灵活、绿色数据中心供配电系统的核心装置，尤其适用于“源-网-荷-储”一体化的新型电力架构。

固态变压器的拓扑结构通常采用模块化的三级式设计，依次为中压级、隔离级与低压级。该结构通过电力电子变换技术与高频磁耦合，取代了传统变压器的工频电磁感应原理，在完成电压转换与电气隔离的基础上，实现了能量的双向智能可控流动。

（资料来源：《基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略》）

（1）中压级：固态变压器的电网接口，承担着交直流变换的关键任务。采用三相全桥拓扑，通过控制全控型功率器件的开关状态，将来自电网的三相中压交流电整流为稳定的高压直流电。

（2）隔离级：固态变压器实现电气隔离与功率调节的核心环节，其运作核心是单移相（SPS）控制，通过调节两侧H桥输出电压方波之间的相位角（移相比D），来精确控制传输功率的大小与方向。高频变压器在此实现了输入与输出间的电气隔离，并完成了电压等级的变换。

（3）低压级：固态变压器面向用户负荷的最终输出单元，其功能是将直流电逆变为交流电。该级同样采用三相全桥拓扑，其运作可视为中压级的逆过程。它通过脉冲宽度调制（PWM）技术，将隔离级输出的低压直流电逆变成所需频率和幅值的三相交流电（如380V）。

当前SST 整机成本主要由以下部分构成：

(1) 电力电子器件（40%）：SST的电力电子器件基于碳化硅IGBT或MOS管等开关元件构成，采用SiC、GaN等第三代宽禁带半导体材料，可降低开关与导通损耗优化系统性能；

(2) 高频变压器（15%）：高频变压器通过电力电子电路实现电压变换，采用铁氧体、非晶合金等铁芯材料提高电压转换效率；

(3) 结构件和散热系统（15%）：散热器、风扇、柜体、液冷系统等等；

(4) 控制系统（15%）：控制电路、面板等；

(5) 其它（10%）：辅助电源等。

（资料来源：《Solid-State Transformers: Fundamentals, Topologies, Applications, and Future Challenges》）

02、供电技术演进
02-1 UPS

UPS（不间断电源）是一种能够在市电异常或中断时提供临时电力支持的设备，其技术原理主要包括电能的转换与存储过程。

UPS技术历经工频、高频塔式至全模块化三个主要发展阶段，效率从早期的85%-90%逐步提升至当前的95%-97%。

（资料来源：《UPS智能在线技术白皮书》）

UPS存在若干根本性局限。1）受限于现有拓扑结构与器件性能，在线双变换模式效率提升空间极为有限，且进一步提高需付出高昂成本；2）存在市电异常时切换延迟达数毫秒、负载谐波污染电网等问题，难以兼顾高效与高可靠性；3）为补偿谐波往往需额外配置有源滤波器或无功补偿装置，增加了系统复杂度和总体成本。

这些因素共同制约了UPS在追求低PUE和极高供电质量的数据中心场景中的进一步应用。

02-2 HVDC

HVDC（高压直流供电）是一种用于数据中心的直流供电技术，其运行模式采用市电经整流模块输出高压直流电，直接为设备供电。HVDC在为通信设备提供电能时主要拥有三大优势，即系统结构简单、可靠性好、稳定性强。

在能效方面，HVDC仅需AC/DC一级变换，效率普遍高于UPS。实测表明其在100%负载率下效率可达93.6%，优于同负载下UPS的91.86%。

（资料来源：《数据中心UPS系统与HVDC系统的效率比较》）

尽管HVDC系统在效率、可靠性和成本上相较于传统UPS已展现出显著优势，但其供电架构仍未完全摆脱多层级、多设备协同的固有模式。从10kV市电到IT设备，仍需经过变压器、低压配电、HVDC整流柜及直流配电等多个环节，这不仅增加了系统复杂性和占地面积，也在一定程度上制约了效率的进一步提升与总拥有成本的优化。

02-3 巴拿马电源

巴拿马电源是HVDC技术的一次集成化创新，其核心在于将10kV交流电直接通过移相变压器降压并整流输出240V/336V直流电，实现了从高压输入到直流输出的高度一体化。

相较于传统HVDC，巴拿马电源通过省去低压配电柜和楼层配电环节，显著减少了电能变换层级，使得系统效率提升至97%以上，同时占地面积减少约50%，投资成本降低20%以上，并支持更短的部署周期，体现了其在集约化设计与经济性方面的显著优势。

（资料来源：《数据中心巴拿马电源系统架构应用研究》）

02-4 SST

SST（固态变压器）是数据中心供电系统演进的最新阶段，其核心在于“硅进铜退”，利用SiC 等电力电子器件和高频技术，直接实现10kV交流至800V直流的高效转换，彻底取代了传统的工频变压器和多级配电环节。

相较于前代方案，SST具备效率更高、占地面积更小、用铜量大幅降低等压倒性优势，成为支撑AI高密度算力集群的理想选择。同时，SST架构极具包容性，其750-800V的直流母线电压可与现网中绝大多数UPS/HVDC设备的内部母线兼容，无需淘汰现有设备，即可通过SST 将传统供电系统与光伏、储能等新能源无缝整合。

（资料来源：《数据中心巴拿马电源系统架构应用研究》，《数据中心800V直流供电技术白皮书》）

03、相关企业
金盘科技：变压器出海优质企业，加快布局SST固态变压器，目前已完成10kV/2.4MW SST样机。

新特电气：已具备配电变压器等产品，布局固态变压器（SST）配套用变压器的研发与创新。

四方股份：SST产品成熟度高，产品类型涵盖60kV及以下交直流SST，适配240-800VDC输出，功率范围涵盖0.5-15MW，完全适配AIDC需求；实现中频隔离单项拓扑，整机效率提升至98.5%，DC/DC 效率超过99%。

京泉华：伊顿SST高频变压器独供，当前供应产品的价值量约0.3-0.4元/W，后续有望拓展至做功率模块整体集成，价值量或达到1-1.2元/W。

中国西电：子公司西安西电拥有固态变压器研发能力及相关产品，其向“东数西算”数据中心提供的2.4MW固态变压器，已于2023年9月顺利投运。

中恒电气：第三代HVDC产品矩阵匹配智算中心高功率密度需求，巴拿马电源2.0重要受益者。

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