证券日报 4小时前
一台变压器,如何给AI数据中心“瘦身”?
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图①②③四方股份智能工厂生产现场

图④四方数智今年发布的 SST 整机产品

随着 AIDC(人工智能数据中心)向更高功率密度、更快建设节奏演进,供电系统正面临新的架构挑战。固态变压器(SST)作为新型供电技术路线之一,正在从技术研发和样机展示走向工程验证。

近日,在上海举办的一场以算电协同为主题的国际交流展上,北京四方继保自动化股份有限公司(以下简称 " 四方股份 ")旗下北京四方数智能源科技有限公司(以下简称 " 四方数智 ")AIDC 解决方案总监陈志远对《证券日报》记者表示,不同于以往在数据中心展或新能源展中的配合地位,这一次 SST 正式走向台前,并备受关注。四方股份于今年正式成立四方数智,以 SST 产品为核心切入新的供电市场。

10 月 28 日,《证券日报》记者走进四方股份进行现场调研,探索这家老牌电力设备企业将如何以新技术能力把握 SST 产业市场机遇。

SST 也被称为电力电子变压器。与传统依靠电磁感应原理工作的工频变压器不同,SST 以电力电子器件为核心,通过高频变换实现电压等级转换和交直流形态变换。它的价值不只在于替代某一台设备,更在于为供电系统架构调整提供新的更具优势的选择。

" 传统算力中心的供电链路包含多个电压等级和交直流变换环节。" 陈志远向《证券日报》记者表示,典型方案中,中压交流电进入数据中心后,经过变压、UPS(不间断电源)及后续配电环节,再由服务器电源完成多级转换,最终满足芯片供电要求。随着机柜功率持续提升,传统供电架构在设备数量、空间布局、转换环节和建设周期等方面都面临着新的挑战。

SST 的一个重要技术方向,是将中压交流直接变换为适配高功率机柜的直流电压,从而减少部分中间变换环节。陈志远以面向下一代高功率机柜的 800 伏直流供电架构为例介绍,在系统方案匹配的前提下,SST 有望简化供电链路、提高空间利用率,并减少部分设备和连接环节。" 将所有问题集中到 SST 一台设备上解决,意味着 SST 能交付,项目就能交付。同时,系统效率相比传统方案可提升 3% 至 5%,占地面积也比传统方案节省 50% 以上。"

这一技术路线从实验室概念走向产业焦点,催化剂来自 AIDC 建设热潮。同时,有龙头企业明确将 SST 定位为数据中心的终极供电解决方案。在此背景下,今年上半年,包括四方股份在内的多家电力设备企业相继推出 SST 产品;四方股份还专门成立子公司四方数智,负责 SST 产业化落地。

谈及四方数智成立的核心,四方股份相关负责人告诉记者,四方数智聚焦全球最热的 AI 数据中心架构变革,不过目前该公司主要精力还放在推动 SST 从实验室走向工程、从定制化产品走向批量化标准产品上。

" 这种工程化思路需要具备深厚的技术积累,四方股份在 SST 领域的积累并非始于今年。" 上述负责人表示,四方股份自 2015 年起参与两网(国家电网、南方电网)新型电力电子装备研制,在直流输电和直流配网领域落地了大量项目。该公司对电力电子变压器、电能路由器等上一代产品的布局,也为当前数智固态变压器 1.0 的发布即量产沉淀了完整的技术链条和工程经验。

算电协同对产品提出考验

记者注意到,尽管 SST 市场热度持续升温,今年上半年多家企业集中发布产品后,后续跟进者却并不多见。

" 技术门槛决定了 SST 赛道参与者不会太多。" 陈志远认为,SST 涉及高频隔离磁性元件、宽禁带半导体器件、电力电子拓扑、控制保护、热管理和系统协同等多个环节,需要在功率密度、效率、可靠性、成本和可制造性之间取得平衡,是一项系统级工程。

" 真正的门槛,不是把各个技术模块分别做出来,而是把它们整合成能够长期稳定运行、便于维护并且可以批量生产的产品。" 陈志远表示,相关产品的研发周期会受到企业已有技术基础、目标功率等级、产品架构和认证范围等因素影响,因此不同企业的进度可能存在较大差异。

在陈志远看来,SST 产业化需要跨越多个阶段:第一个阶段,完成样机和关键功能验证;第二个阶段,开展系统级测试、可靠性验证以及目标市场所需的认证;第三个阶段,进入客户现场测试和小批量交付;第四个阶段,根据运行数据、供应链能力和制造一致性,逐步扩大交付规模。" 各阶段的判断应以实际测试结果、认证进展、客户验证和交付记录为依据,而不能仅以产品发布或项目意向衡量。"

从测试周期来看,以北美地区为例,UL(美国保险商试验所)认证需要 3 个月至 5 个月,且须一次性通过全部内容,客户现场跑数据测试还需要 3 个月至 6 个月,两部分可以并行推进,整体验证周期在半年左右。这意味着明年二季度交付的产品,真正投入项目使用要到明年年底前后。

"SST 实现规模化应用,行业普遍的判断是在 2028 年。" 陈志远表示,这一时间表与市场需求节奏完全适配。预计英伟达 2027 年年初发布兆瓦级或 600 千瓦机柜并实现批量交付后,传统方案和第一级、第二级直流化改造方案将难以支撑如此高功率的机柜供电,届时 SST 的刚性需求才会真正释放。

SST 在国内的应用也在并行推进。四方股份相关技术人员告诉记者,北美市场的驱动力来自使用端刚需,即数据中心建设速度快,设备制造业跟不上,交付周期过长成为突出痛点,而 SST 可以大幅缩短项目周期。

国内市场的逻辑不同,更多来自新能源大规模发展背景下,算力与能源侧强耦合的需求,绿电直连、算电协同等政策方向为 SST 提供了另一条发展路径。" 两个市场都是公司重点推进的方向。" 上述技术人员表示。

" 国内绿电直连和算电协同项目动辄百兆瓦甚至吉瓦级,考验的是几十台甚至几百台 SST 能否保持协调运行,对控制策略、动态响应、功率分配和保护配合提出更高要求。" 上述技术人员表示,如果设备之间的响应特性不一致,可能引发环流、效率下降或出现保护动作等问题。因此,系统级仿真、硬件在环测试、并联系统验证和现场运行数据,是评估 SST 能否大规模应用的重要依据。

应用边界将持续拓宽

AIDC 供电是 SST 当前最受关注的应用场景,但在陈志远看来,考虑更长的时间尺度,新型配电系统升级也可能形成广阔的应用空间。" 未来 5 年到 10 年,随着分布式新能源、储能、充电设施和可调节负荷增加,配电网正逐步呈现电源与负荷双向互动、交直流设备并存等特征。SST 的多端口、多电压等级和交直流变换能力,为部分复杂场景提供了新的技术路线选择。"

SST 在光储充的应用是另一个值得关注的场景。陈志远表示,几个头部企业相继发布的兆瓦级闪充,其对供电系统的功率变换效率、设备占地、功率调节和电网适应等能力提出了更高要求。SST 能够减少部分中间变换环节,并与直流母线、储能和充电设备进行系统集成。在多种优势的叠加下,相比传统方案,SST 的经济性具有显著优势。

在光伏、风电和储能协同场景中,SST 可根据系统设计承担电压变换、交直流转换及多端口能量管理等功能。例如,在适配的直流架构中,光伏、储能电池和直流负载可以通过直流母线进行能量交互,减少部分转换环节。微电网同样是 SST 的重要应用方向,传统微电网需配置多级变流、变压设备,接入交直流源荷及多电压等级时,存在环节多、占地大、协同复杂等问题,控制指令还需逐级传递,而 SST 在交直流融合场景中具有独特优势。陈志远认为,随着技术成熟和成本下降,SST 应用边界会持续拓宽。

上述技术人员表示,从整体来看,国内 SST 产业链上的企业在高频隔离变压器、控制系统及整机集成等方面持续进步,部分环节已具备较强的国产供应能力。虽然碳化硅等功率半导体器件仍需综合考虑性能、成本、供货周期和长期可靠性,但随着国内半导体产业的蓬勃发展,预计相关器件的国产化指日可待。

从 2015 年切入直流配网技术研发,到今年成立四方数智推出数智固态变压器 1.0 产品,再到锚定明年小批量交付到规模化应用,四方股份在 SST 赛道上的节奏清晰。该公司上述相关负责人向记者表示,公司十分注重技术研发投入,并长期秉持以技术推动市场的理念,SST 正是这一理念在新赛道上的延续。

(原标题:四方股份:以固态变压器切入供电新赛道)

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制作 | 张昕

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