报告行业投资评级 - 看好 维持 [2] 报告核心观点 - 报告认为,随着AI芯片功耗持续攀升和单机柜功率密度创新高,数据中心供电架构向800V高压直流化演进趋势明确,其中固态变压器(SST)凭借高能效、高功率密度、占地面积小等核心优势,成为适配下一代AIDC(人工智能数据中心)的理想供电方案,行业正处在从0到1的突破前夜 [10][28][37][115] - 报告指出,SST技术壁垒较高,涉及中高压整流、方案设计、直流系统控制保护等多维技术要求,但国内企业在非AIDC场景已有领先的技术积累和项目经验,部分厂商在研发和产品化方面进展迅速,有望把握产业机遇 [21][45][94] - 报告预计,SST的推广应用将带动上游高频变压器、固态断路器、碳化硅(SiC)等功率器件产业链的需求弹性 [96][100][107] 根据相关目录分别总结 01 SST是什么? - 定义与架构:固态变压器(SST)是基于电力电子技术的高频、高效率电能变换装置,可替代传统工频变压器 [10] 在数据中心场景,SST能将10-35kV中压交流电直接转换为800V直流输出,省去多级变换环节 [10] - 性能优势:根据台达数据,采用SST后,数据中心供电端到端总能效可从传统架构的89.1%提升至92.1%,SST自身转换效率可达98% [10][13] - 成本与结构:SST内部包含输入级(AC/DC)、隔离级(高频变压器)、输出级(DC/DC)三级转换架构 [16] 其成本构成中,电力电子器件占比最高,达32%,高频变压器占比约16%,散热系统和控制系统分别占比约9%和8% [15][16] - 发展历程与应用:SST技术起源较早,但过去应用规模有限,主要用于直流配电网、充电站、轨道交通等场景 [20] 中国在非AIDC场景的SST应用经验丰富,自2017年起有多个示范项目落地,在全球已应用项目中占优 [21][23] 02 SST为何必要? - 行业驱动力:AI芯片功耗迈向千瓦级,算力集群规模突破吉瓦量级,导致数据中心电力需求快速增长,传统多级交流供电架构在能效和体积上承压 [28] 预计到2028年,美国AIDC/IDC电力消耗占比可能从2019年的约2%上升至近18% [29] - 技术路线明确:英伟达已明确800V全直流供电架构,预计将全面匹配其2027年推出的Rubin Ultra系列芯片/Kyber机架系统 [37] 英伟达在白皮书中指出SST设计紧凑,可大幅减少白区占地面积,并更好支持算力密度增长 [37] - 方案对比优势:在多种数据中心供电方案中,SST在整体能效(98%-98.5%)、系统可靠性、占地面积(GW级占地低于220平方米)等方面表现最优 [41] 相较于传统2N-UPS方案,SST能效更高,且随电压升高电流降低,能减少供电系统的铜用量 [41] 03 SST有何壁垒? - 中高压整流技术:SST需将10kV/35kV交流电直接整流为直流电,对电力电子产品的耐压、绝缘、保护要求大幅提升,技术难度高于常见的400V整流 [48] - 方案设计技术:AIDC对SST的集成度、链路转化效率和产品体积要求高,但目前行业尚无统一规格标准,更高的性能依赖于核心电路拓扑结构的设计 [52] - 直流系统控制保护技术:AIDC负载侧波动预计较大,且直流系统存在灭弧难度大、绝缘难度大、故障扩散快等特点,需要更强的直流控制保护系统及创新保护产品 [56] 04 SST进展几何? - 下游需求指引:谷歌明确未来配电方案将采用SST,其方案采用34.5kV交流接入,直流侧为±750V输出,并接入电池储能系统(BESS) [63] 微软也提出了包含“SST+储能”的“明日”供电方案 [64][68] - 中游产业布局:海外厂商如伊顿、台达进展较快,台达的800V SST已在头部云服务商(CSP)测试超过6个月,端到端效率稳定在92%以上,比传统方案节省近30%的能源成本 [69][78] 伊顿推出的中压能源路由器方案效率达98.3%,占地面积仅9平方米 [79][84] - 大陆企业进展:四方股份可提供功率范围0.5MW~15MW、整机效率98.5%的系列化SST解决方案 [70][94] 阳光电源基于SST技术的中压直挂光伏逆变器单机功率达6MW,最高效率98.5% [89][94] 金盘科技发布的元神ONE系列SST传输效率达98%,占地面积可节约60%以上 [70][94] - 上游产业链机会:SST将带动核心零部件需求,包括采用铁氧体、非晶合金等材料的高频变压器 [99] 适配直流系统保护需求的固态断路器(SSCB) [106] 以及因耐高温高压、高频特性而受益的碳化硅(SiC)功率器件 [107]
SST四问四答:下一代AIDC供电方案,0-1进程有望加速