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固态变压器行业规模化提速:受AI服务器功率飙升驱动 竞争加剧倒逼产业链协同升级

一、算力升级推高服务器功率,固态变压器规模化应用进程有望持续提速

固态变压器(SST)也称为“能源路由器”或“电力电子变压器”,由电力电子变换器和高频变压器组成,可实现高压交流至低压直流/交流的电压变换及能量双向流动。相较于传统的工频变压器,电力电子变压器不仅具备电压等级变换和电气隔离功能,还能够提供不同电压等级的多个直流端口,以满足直流电网或交直流混合电网中直流设备的需求,从而实现更加灵活和高效的电能管理,当前主要应用场景为交直流混联配电网、绿电直连、电动汽车充电站,潜在应用场景包括铁路牵引、数据中心等。

固态变压器当前主要应用场景

应用场景 简介
交直流混联配电网 集成了直流和交流两种结构的优势,允许两种形式的电能共享同一个配电网络,能够实现为接入 系统内的多种负荷提供不同要求的电能并减少由于功率的多级变换而带来的不必要损耗,提高了整体的能源效率和可靠性。 交直流混联的核心优势在于能够更有效地处理可再生能源、提高供电质量、提高供电可靠性。固态变压器SST/能源路由器EER在现阶段作为交直流混合配电系统的核心设备,具有能量流动双向、潮流灵活调节、谐波 无功可控和端口故障隔离等功能。它在微电网中的应用,特别是在交直流混合配电系统中,对于提高电网运行效率和促进 可再生能源的集成至关重要。
绿电直连 新能源通过专用线路点对点直供单一用户,形成封闭的绿色电力通道。这一模式让绿色电力从发电端直达 用户端,减少中间环节损耗。固态变压器SST在绿电直连场景发挥至关重要的作用。在以SST为核心的中压直流电网骨干网架中,光伏与储能通过SST 实现全直流升压接入,实现直流直供制氢/电解/数据中心等大型直流负荷,可摆脱对交流电网的依赖。
电动汽车充电站 针对电动汽车CCS及MCS充电场景,在基于电能路由器的直挂超充矩阵中采用固态变压器技术替代 传统变压器和变流设备,能够实现链条电力电子化,为用户提供极全、极简、极速、极效的“四极”充电体验。

资料来源:观研天下整理

根据观研报告网发布的《中国固态变压器行业发展现状分析与投资前景预测报告(2026-2033年)》显示,算力产业的快速迭代,正持续推动服务器功率大幅攀升,而这一趋势直接催生了AIDC供配电系统的升级需求,固态变压器凭借其核心优势,有望成为AIDC供配电的终极解决方案。

近年来全球数据中心建设已进入快速扩张阶段。 随着全球科技巨头资本开支的持续加码,2025年起全球数据中心建设有望迎来加速增长。数据显示,2024年全球数据中心累计容量已达97GW,预计到2030年将攀升至226GW,2025至2030年间年均新增容量将达21.5GW,较2024年14GW的新增容量实现显著提升。

服务器作为算力输出的核心载体,其功率与算力水平呈正相关,随着算力需求的爆发式增长,服务器及机柜功率迎来跨越式提升。2023年,全球数据中心单机柜平均功率已达20.5kW,较2008年增长242%;预计到2025年,单机柜平均功率将进一步提升至25kW。英伟达基于GB200打造的NVL72机柜,功率已突破120kW,更有预测显示,到2030年前后,用于智算领域的GPU机柜峰值功率有望达到MW级。

服务器功率的持续飙升,对AIDC供配电系统的性能、效率及空间利用率提出了更高要求。传统供配电方案已难以适配行业发展需求。一是空间占用问题突出,当前供配电系统占地面积已超过数据中心机柜面积的50%,且随着单机柜功率的增加,配套供配电系统的占地面积会同步快速提升,如何减少供电系统占用空间、提升数据中心空间与土地资源利用率,已成为数据中心建设的核心指标之一。二是能效需求迫切,AIDC用电量随服务器功率提升而快速增长,供配电链路的效率直接影响项目经济性,提升供配电效率成为降低运营成本的关键。三是成本控制压力加大,目前数据中心供电链路仍以铜为主要导体,在铜价持续上涨的背景下,减少用铜量、降低材料成本,成为行业亟待解决的诉求,三者叠加推动AIDC供配电架构必须向更高效、更紧凑、更经济的方向演进。

与传统变压器不同,SST采用第三代功率半导体替代传统变压器完成调压和整流,具备体积小、重量轻、控制便捷的核心优势,同时可大幅缩短供配电系统链路,显著提升方案效率。数据测算显示,SST相较于传统UPS方案,端到负荷效率可提升3%以上;以一座100MW的数据中心为例,若负载率维持在90%,供配电效率每提升1%,每年可节省788.40万度电,按0.8元/kWh的电价计算,每年可节省电费约630万元。凭借其在能效提升、成本节约及空间优化上的优势,SST逐渐成为AIDC终极供电方案。

数据中心供配电架构对比

类别 SST 传统HVDC
系统效率 98.00% 95.10%
全链路效率 91.10% 88.30%
占地面积 60% 200%
现场安装 柜式布置,灵活安装 受制于工频变压器
灵活性 模块化适配定制化场景 受制于工频变压器
集成度 高度集成,且兼容APF/SVG功能 一般
绿电接入 具备高效接口 不具备接口
电网适应性 兼容高低穿、主动无功补偿等场景 不具备

资料来源:观研天下整理

伴随固态变压器在数据中心等核心场景的应用不断渗透,其规模化应用进程有望持续提速。2024年全球固态变压器市场规模达到2.07亿美元,2033年全球固态变压器市场规模预计增长至5.86亿美元,2024-2033年复合增长率为12.27%。

固态变压器行业重要事件梳理

时间 事件
2024.10 OCP 峰会上,谷歌提出未来±400V 供电架构,短期计划采用电源边柜(Sidecar)方案,远期计划建立数据中心高压直流配网。
2025.03 美国初创企业 DGMatrix 获得了 2000 万美元的融资,并计划在北卡罗来纳州建造一家工厂,预计将于今年晚些时候投入运营,年产能将达到 1000 台。
2025.03 特斯拉前高管 Drew Baglino 为电网开发固态变压器的新公司 Heron Power 正在为A 轮融资筹集3000万至5000 万美元,Capricorn Investment Group 有望领投本轮融资。
2025.05 英伟达首次提出 2027 年实现 800V HVDC 的规模化应用,以支持单 IT 机架 1MW 及以上的功率需求。
2025.07 伊顿收购北美创新能源解决方案领跑者 Resilient Power Systems Inc,后者核心技术聚焦于中压固态变压器。
2025.08 台达联合 CDCC 发布数据中心 800V 直流供电技术白皮书(1.0),提出 800V 直流供电有三种技术路线,以固态变压器(SST)为核心的路线最优,可直接将 10kV 交流转换为 800V
2025.10 OCP 峰会上,英伟达发布 800V 直流供电白皮书,强化了数据中心 800Vdc 供电演进趋势。
2025.11 秦淮数据携手美团、东阳光集团、台达,正式发布全球首个基于 SST(固态变压器)的算力中心智能直流供电商业化方案,该方案将率先落地于秦淮数据华北某基地。

资料来源:观研天下整理

资料来源:观研天下整理

数据来源:观研天下数据中心整理

二、中国引领固态变压器应用落地,全球竞争加剧倒逼产业链协同升级

截止目前,全球固态变压器应用主要集中在中国,具体场景包括直流微网示范工程、超充站、光伏储能等。中国西电于2023 年完成东数西算项目固态变压器交付,2025 年 8 月 800V/2MVA 样机下线;四方股份产品广泛应用于国内直流微网示范工程,具备 DAB/LLC/隔离单向拓扑等具体方案,产品容量覆盖 0.5-15MW;为光能源2025 年SST 交付达百台,已积累超充站等场景大量运行经验。

海外企业虽应用落地滞后于中国,但正加速布局,尤其在高端市场形成较强竞争力,其中台达目前处于全球行业第一梯队。2024 年以来,固态变压器行业催化不断,北美企业纷纷加强产品和技术布局。其中台达凭借电力电子领域数十年的技术积淀,占据领先地位,2025年11月发布全球首个基于SST的算力中心智能直流供电商业化方案。伊顿通过内部团队和收购加紧推动 SST 布局,维谛、施耐德加紧推动产品开发和市场合作,ABB、西门子等传统电力设备企业积极开拓数据中心场景。

国内外企业竞争加剧,技术迭代速度持续加快,产业链协同成为必然趋势。国内企业将持续加大研发投入,重点围绕中高压拓扑架构、高效控制算法、碳化硅(SiC)功率器件集成、高性能磁组件设计等 SST 核心技术方向攻坚,稳步补齐高端产品性能短板,同时依托本土场景丰富、产业链配套完善、成本控制能力突出的优势,逐步突破高端市场的技术壁垒,稳步拓展全球市场份额。国际企业则进一步加快中国及亚太等新兴市场布局,通过技术输出、本地化合作与生态共建等方式抢占市场空间。国内外企业的良性竞争与技术碰撞,将持续倒逼 SST 向更高效率、更小体积、更高功率密度方向升级,推动行业整体技术水平快速提升。

从产业链上游来看,功率半导体、磁性材料等核心元器件,是决定 SST 整机性能与成本的关键环节,其中SiC器件成本占 SST 整机比例已超过 30%,成为制约行业规模化普及的核心痛点。未来上下游企业将强化联合研发与深度绑定,构建协同发展的产业生态:一方面通过技术迭代持续提升核心器件性能,另一方面依托规模化量产与工艺优化降低单位成本,逐步破解高价瓶颈,进而打通 SST 从示范应用走向全面规模化商用的关键路径,助力行业进入高速发展新阶段。

从产业链上游来看,功率半导体、磁性材料等核心元器件,是决定 SST 整机性能与成本的关键环节,其中SiC器件成本占 SST 整机比例已超过 30%,成为制约行业规模化普及的核心痛点。未来上下游企业将强化联合研发与深度绑定,构建协同发展的产业生态:一方面通过技术迭代持续提升核心器件性能,另一方面依托规模化量产与工艺优化降低单位成本,逐步破解高价瓶颈,进而打通 SST 从示范应用走向全面规模化商用的关键路径,助力行业进入高速发展新阶段。

数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)

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