千亿级新风口!铜材用量最高降80%!“电力心脏”升级版来了
一边是智算中心持续建设,GPU等高性能芯片带来更大的用电需求。另一边,光伏、风电、储能、超充等新型电力场景快速发展。当“电力”越来越多元,“用电”越来越灵活,作为“电力心脏”的变压器也开始升级。 今年以来,作为核心电力设备的固态变压器正在加速进入智算中心、超充站和新型配电网,落地节奏持续加快、应用场景全面铺开。 从“变电压”到“管电能” 变压器 开始变聪明 在内蒙古乌兰察布, 全球单体最大的智算中心项目 正在采用一种全新的供电方式。连接绿色风电与算力设备的,正是固态变压器。 远景算力中心工程总监弋萌介绍,固态变压器是实现电力和算力协同的“能量路由器”,这套方案直接 把10千伏高压电一步转换成服务器能用的800伏直流电 。砍掉传统供电中多层转换设备, 使得供电效率达到98.5%以上 ,占地面积直接减少一半以上。 与传统依靠铁芯和铜绕组、功能相对单一的“机械钟”式变压器不同,固态变压器利用碳化硅、氮化镓等半导体器件,实现了电能的双向流动和快速调压。这种特性刚好匹配了GPU高性能的算力负载,让风光绿电、储能与算力集群发挥出更大价值。 一台固态变压器 铜材用量最高减少80% 在江苏苏州, 国内首款集装箱式固态变压器移动智算单元 已实现示范应用。它就像一辆房车, 集供电系统、算力系统、运行配套于一体,支持即插即用,无需土建改造,24小时即可完成部署 ,真正实现了“电力即算力”。 据国网江苏电科院测算,一台1000千伏安的固态变压器,其用铜量可从传统变压器的600公斤降至100公斤, 铜材用量最高减少80% ,特别适用于AI算力、超充等新兴场景。 从超充站到“超超超”充电站 除了智算中心,固态变压器在新型电网和超充领域也大显身手。今年以来,国内多地在超充站推广应用固态变压器,相关核心材料碳化硅也接连取得技术突破。 在广东广州黄埔区,一个固态变压器示范项目实现了10千伏交流到800伏直流的一步变换。传统模式下,从电网到充电枪需要经历多级电能转换,综合效率损失达7%至10%。 而采用固态变压器后,可以减少中间转换环节,项目方介绍,综合效率相比传统方案提升超过8个百分点。 在山东济南, 全国首座应用固态变压器的“电网友好”型电动重卡示范站 已经投运。这里把光伏、储能、充电设备和固态变压器连接起来,形成直流微电网。单枪最大充电功率达到800千瓦,普通电动重卡双枪同时充电,最快15分钟至20分钟可以充满。 碳化硅突破 固态变压器产业化提速 固态变压器之所以能够实现高频、高效的电能转换,与功率半导体技术密切相关。其中,碳化硅是重要的核心材料之一。 在河北保定, 世界首台35千伏碳化硅电力电子变压器已经转入常态化运行。这台设备采用我国自主研发的6.5千伏大容量碳化硅功率器件 。目前,相关企业已经实现碳化硅电力电子变压器核心器件、整机系统的全链条国产化自主可控。 与此同时,同等电压等级下,装备所需的功率模块数量可以减少三分之一。核心器件突破,也正在为固态变压器从“示范应用”走向规模化产业化铺路。 生产企业订单大增 千亿级市场蓄势待发 需求变化,很快传导到了产业链。 在江苏,多家固态变压器生产企业下半年订单量快速增加。一家企业的生产经理透露,随着AI行业快速发展,企业年产能规划将从目前的2GW长期规划至6GW,相当于年产能6000套订单的需求。另一家企业在江苏常州建设大型固态变压器智能工厂,一期规划产能达到5GW/年,是目前产能的5倍以上。 专家表示, 固态变压器未来将广泛应用于新型电网和算力网建设,中国企业在全球市场具备竞争力 。虽然目前单体固态变压器成本比传统变压器平均高10%至20%,但系统集成应用后的总成本基本持平。随着碳化硅成本下降, 未来五年固态变压器成本将进一步降低,相关产业年复合增长率预计将超过40% 。 电力规划设计总院副总工程师徐东杰认为, 2026年被视为固态变压器发展的元年,预计从2027年左右开始量产上市,未来有望形成一个千亿规模的市场 。