电气设备

AIDC新型供电架构调研

时间: 2025-11-28 03:19:27 |   作者: 0.4kV低压开关柜系列

  • 产品介绍
产品概述

  ·技术特点解析:Sidecar架构为外挂机柜,内置多个功率模块,可将交流400伏转换为直流800伏,包含整流及升压环节。它适配传统10千伏转400伏交流变压器,保留原有交流架构,有两种方案:保留原有交流UPS并与电池连接(适用于老机房改造,Sidecar不接电池);或直接由Sidecar接电池(用于新建场景)。当前服务器需将800伏转直流48伏使用,现有服务器(包括英伟达当前机型)已支持此转换。SST(固态变压器)架构更激进,替代传统变压器、UPS和配电柜,直接将中压交流(中国10千伏、美国13.8千伏)转换为直流800伏输出。但当前服务器仍需将800伏转48伏使用,需未来新服务器直接接入800伏。技术难度上,Sidecar仅改造低压侧,与传统架构兼容性强,难度低于需替代多设备的SST方案。

  ·推进时间表推演:Sidecar推进节奏上,2025年北美仅个别试点,2026年批量上量。部署分新旧数据中心:老机房改造用保留原有交流UPS+Sidecar方案试点,熟悉后推广;新建数据中心初期部分保留UPS(因对Sidecar可靠性存疑),后期分期建设逐步取消,第一期少部署、第二期全量部署、第三期全面推广。SST推进更滞后,需基于Sidecar半年经验降低风险,2026下半年小批量试点(仍需800伏转48伏供现有服务器使用),2027年大批量应用。整体部署强调分批次、分组实施,避免全量替换风险,通过设备与人的磨合验证后全面推广。如建设方采用一路保留UPS+Sidecar、另一路直接Sidecar的双路方案,确保单路故障有备用;或同一项目分期建设,初期试点、中期部分替换、后期全量替换。

  ·中压侧环节定义:中压侧指从变电站环网柜到变压器高压侧的环节,涉及10千伏(国内)或13.8千伏(美国)线路。实际构成包含环网柜、主中压柜、变压器前中压开关柜等设备,其中环网柜可能位于楼外,主中压柜与变压器通常位于楼内。中压侧改造需遵守电网设计及运维规则,相关设计图纸需提交电网审核,经电网同意后方可实施,即使数据中心拥有专业运维团队也需遵循此要求。

  ·低压侧改造影响:SST与setcar方案并非完全替代关系。setcar方案适用于对技术接受较保守的用户,而SST方案需与当地电网沟通并获得配合(因无行业标准、安全风险及电网接受度差异)。容量方面,SST容量以1250KVA起步(1250、1600、2000、2500KVA),大多数都用在替换传统变压器;setcar最大容量约五六百千瓦。适用场景上,SST适用于大型数据中心(国内约1万千伏安,折合实际负载约8兆瓦),需配备专业运维团队;中小型数据中心因容量需求小、运维能力有限,更适合使用setcar。从经济性看,大型数据中心使用8台2500KVA的SST,在订货、运输、安装等环节成本分摊后更合算;中小型数据中心使用setcar则更符合实际需求。

  ·全球应用占比:当前800伏方案在全世界内应用占比极低。中国市场方面,800伏数据中心的占比目前为0,处于完全未应用状态。北美市场同样处于极早期阶段,当前尚未实现小批量装备,仅为试点状态,其占比绝对低于0.1%,主要是英伟达、谷歌、Mapple(原Facebook)等企业在自家数据中心进行局部试点。例如,英伟达、谷歌推进800伏方案,Mapple做的是正负400伏,而微软目前仍以交流UPS为主。

  ·国内外差异:国内外在800伏方案推进上存在非常明显差异。北美市场已有一定基础,如Meta(原Facebook)前几年已应用400伏直流电源方案,目前正考虑从400伏升级到正负400伏以兼容旧设备。国内方面,头部企业如阿里采取分阶段升级策略,明确2027年前不会采用800伏方案。其升级路径分为四阶段:首先将现有240伏直流升级到270伏(小改现有设备就可以实现,2025年或推进);随后升级到400伏(需更长时间,能实现已属不易);再升级到正负400伏;最终才会考虑800伏。这一策略旨在避免设备浪费,逐步提升架构效率。

  ·核心技术难点:传统变压器与SST原理差异大。传统变压器以硅钢片为铁芯,外绕铜箔或铜丝,靠纯机械式电磁感应实现交流变压,只能处理交流电,无法整流。SST采用电力电子设备(主要是碳化硅,氮化镓在实验),先整流将10千伏交流电变直流并降压,再用高频变压器将低压侧变(更多实时纪要加微信:aileesir)直流,实现交直流转换与变压。技术门槛高,SST研发需电力电子行业深厚经验,传统变压器厂商缺乏该基础则难突破。头部大厂或能实现但进度慢,中小厂因需重构技术架构基本没办法实现。此外,行业人才稀缺、流动性低,核心研发受竞业协议限制,离职赔付高(如100万),挖人成本高且难批量获取,提升了技术门槛。

  ·厂商研发进度:国内外厂商SST研发进度有别。国外GE、ABB较领先;维谛聚焦正负400伏产品,800伏产品计划2026年下半年推出;施耐德进度更慢,近期仅公布Sidecar研发计划,2026年SST暂无进展。国内台达研发全面,涉及塞德卡、SST及800转48伏电源产品,处于国内领先。西电此前完成10千伏转240伏产品研制,2025年夏天推出800伏样机,通过专家评审但未进入用户试用阶段。四方宣称三个试用项目中标,但未披露规模及实际供货信息;维光能源(白云电器投资)2025年5月在大股东楼宇内完成样机通电试用,但未提及鉴定情况。金盘2025年8月推出原型机,仅实现原理验证,需迭代两至三次后才能检测,未达第三方检测要求。

  ·受益与受损环节:在800伏方案推进中,行业不同环节呈现受益与受损分化。受益环节上,因大功率需求增加,母线替代电缆,母线厂商受益;为平抑AI训练功率波动,目前主要在PowerShelf上加锂电池块(BBU),该方案较成熟,超级电容方案处于试点,锂电储能需求提升;800伏转48伏的PowerShell模块及母线连接器厂商因技术适配受益。受损环节方面,传统交流UPS与变压器厂商受SST替代挤压,传统变压器厂商若不转型将出局;电缆厂因母线替代需求下降;交流列头柜厂商因直流架构变革需调整产品,未转型厂商需求受影响;传统PDU厂商需适应新分配的方法,未调整厂商业务被分流。此外,服务器内部电源模块需从220伏转12伏向48伏转换,传统电源模块厂商未跟进迭代会受损。

  ·长期应用趋势:800伏方案长期应用受多因素影响,分阶段推进。应用进度上,2025年北美800伏方案在全部数据中心占比不足3%,在AIGC相关数据中心占比约5%;北美2027年大批量应用(中等偏乐观判断),国内或延迟至2028年。驱动因素方面,AI服务器单机功率提升(超30千瓦)产生更高供电需求;美国过去十年积累直流电源技术基础,如早期12伏转48伏改造,后续480伏交流转48伏、400伏直流转48伏实践,为800伏方案推广奠定基础;英伟达推动也是主要的因素,但美国自身技术积累是核心驱动。此外,数据中心建设周期长(海外约1.5-2.5年)、SST技术复杂(涉及元器件更换、电路拓扑调整、散热及控制部分开发),使800伏方案短期内难快速普及。

  Q:从产业推进进程看,800伏HVDC及SST技术路线是否为行业常见的必然技术路线,或目前仅英伟达在推动该技术落地?

  A:目前800伏HVDC及SST技术路线仅英伟达带头实现落地。从数据中心长期发展看,该技术有应用趋势,但不会完全替代原有交流UPS方案,仅作为新增方案挤压部分新增需求。

  A:新增需求主要由AIDC驱动,且需配套新服务器使用,因当前服务器无法直接接入直流800伏,需将其转换为直流48伏后方可使用;若使用老服务器,则仍需采用原有电源方案。

  Q:新的服务器是否指明年要产的Kiber架构,或当前部分机柜已适配800伏电压水平?

  A:欧美地区尤其是北美前几年已推广可直接接入直流48伏的服务器,通过PSU电源将直流800伏转换为48伏后即可接入,前两年上线的服务器已支持该模式;当前英伟达推出的服务器已可直接接入48伏;未来英伟达明年后年推出的更新版服务器,希望实现直接接入800伏无需转换。

  A:不用SST也可实现直流800伏接入,可通过塞德卡方案实现,后续仍可正常接入。

  Q:Sidecar的主要构成是什么?其功能是否为机柜外挂的交流转直流及升压装置?

  A:Sidecar不替换原有传统变压器,是单独的柜子,内部装有多个功率模块;其功能为将交流400伏整流为直流800伏,电压升压过程在电源模块内完成。

  A:该方案因难度较SST低、短平快,吸引较多厂商参与,国内与海外均有布局。北美计划上直流800伏,会(更多实时纪要加微信:aileesir)优先采用该方案,因其周期难度低,与原有数据中心交流架构兼容性好、替换容易,难度小于SSP。

  A:setcar架构的UPS配置有两种方案,其中一种为保留原有带电池的交流UPS,后端连接setcar,此时setcar不带电池,通常与机柜同放,适用于老机房改造;电力转换流程为10千伏交流先转为400伏交流,再进行后续转换。

  Q:明年Sidecar方案在存量数据中心改造及新建数据中心中的应用策略如何?

  A:因数据中心工程庞大,建设方与运维方难以短期承接大量技术替换,故存量数据中心先在UPS后试点安装Sidecar以熟悉技术;新建数据中心大部分直接采用Sidecar,但部分用户因对Sidecar可靠性信心不足仍保留UPS;部分数据中心采用两路供电配置,一路为UPS+Sidecar,另一路直接用Sidecar,以保障供电稳定性。

  Q:虽然远期有英伟达提及的SST方案,但目前800伏改造或新建是否仍采用碳化硅方案?

  A:明年大批量仍将采用碳化硅方案。SST方案难度更大、更激进,以固态变压器替代传统变压器,将10千伏交流转化为直流800伏,但目前服务器需将800伏转为直流48伏使用;SST预计明年下半年小批量试点,2027年大批量部署,可替代变压器、UPS、配电柜三个产品的功能。

  A:在英伟达四步走架构图中,中压侧以MVnetwork简化表示,实际环节为数据中心的中压侧从变电站过来的环网柜开始,经中压柜分出多个回路连接到传统变压器的高压侧,这一流程即为中压侧。环网柜可能放在楼外,主中压柜与变压器通常放在楼内。

  Q:若setcar方案明年上量、SST后年跟进,当前推进setcar是否意义不大?技术上是否可直接等待2027年的ST?

  A:setcar与SST并非完全替代关系,二者输出均为直流800伏,但部分用户不急于上SST。上SST需解决两个问题:一是SST有一半在电网侧,需当地电网公司同意配合才能推进;二是SST无行业标准,电网关注安全稳定运行,若对新技术了解不足、技术力量不强,可能因不愿冒风险而不同意上SST。

  Q:中压侧电网设备的改变是否局限在数据中心内部,若局限在内部影不影响电网主网安全?

  A:中高压因人身安全要求,即使数据中心内部的中压侧电网设备改变,仍需遵守电网的设计与运维规则,相关图纸需经电网审核同意后方可实施;无论用户规模大小或是否拥有专业团队,均需遵守该规则。

  Q:换成SST方案后,是否不仅给机柜供电的供电架构需要改变,整个数据中心的供电架构都需要调整?

  A:是的,换成SST方案后,不仅给机柜供电的供电架构需要改变,整个数据中心的供电架构均需调整,且方案调整需获得电网同意配合,若电网不同意使用该方案,则无法实施。

  A:短期内800伏HVBC新方案的核心为塞德卡。SST因容量差异及适用场景限制,无法完全替代塞德卡;中小型数据中心缺乏专业运维能力,更适用塞德卡,故短期内塞德卡仍是方案核心。

  A:国内适合使用SST的大型数据中心规模通常约1万千伏安,因国内电网输送的一路10千伏电源规模一般为1万千伏安,这是行业约定俗成的标准。

  A:国内1万千伏安规模的数据中心使用SST更合算,该规模需配置8台传统BR企业容量的2500SST,订货、运输及安装成本可平摊,且与电网谈判的成本也可平摊。

  Q:11000伏安能否换算为G瓦或兆瓦?两者统计口径不同,是否有换算方式?

  A:专门给AI大模型用的数据中心超过该标准较为容易,主要因单柜容量提升。当前单柜容量可达几十千瓦,在建项目中该容量水平较为常见;已建成项目中,十几、二十千瓦的单柜容量不罕见,偶尔也能见到30多千瓦的单柜容量。

  Q:AI侧数据中心做SST切换经济性划算的情况下,是否有必要在现在或明年切换至Sidecar方案?

  A:头部激进的厂商具备资金、技术实力及号召力,会带头推进Sidecar方案;二三线数据中心使用方或运营方会观望,仅少量采购在老数据中心局部试点,待头部厂商成功后再大规模跟进。

  A:塞得卡因容量与传统UPS相近,量会比较大,但无法准确估计;SST明年下半年全行业出货量预计几十套,100套都达不到,打对折是合理预期。

  Q:当前各家SST产品的价格水平如何?公司对未来量产的SST产品价格有何预期?

  A:目前SST未量产,无官方定价,市场行情报价说法差异较大,高的5-7元/瓦,低的1.5元/瓦;试用品因产量小、技术不成熟价格较高。公司希望未来量产后台式机一套价格控制在200万以内。

  Q:明年上半年SetCar(更多实时纪要加微信:aileesir)出货量预计较大,其单价是否会提升?

  Q:数据中心供电架构变化中,SST的推进进度及起量预期如何,800伏架构切换的确定性如何?

  A:800伏架构切换确定性高,未来数据中心将部分切换至该架构;此前提及的时间进度针对北美市场。

  A:赛德卡产品在数据中心切换时必须配置多套。一台赛德卡上限功率为570千瓦,大型数据中心一个变压器为2500千瓦,因此一个变压器下需接4套赛德卡。

  A:数据中心分为IT侧与动力侧,赛德卡仅用于IT侧;以1万千伏安数据中心为例,通常配置8个2500变压器,若IT侧变压器下全部换为赛德卡,每个变压器对应4套,则共需24套。

  Q:目前中国与美国市场中,800伏HVBC架构数据中心与传统UPS数据中心的占比分别是多少?

  A:中国市场中800伏HVBC架构数据中心占比为0;美国市场中该架构数据中心尚未实现小批量装备,仍处于试点状态,占比在0.1%以下。

  A:北美有多家企业在推进有关技术,Mapple采用正负400伏方案,谷歌、英伟达采用800伏方案;微软目前仍以交流UPS为主,后续计划推进但动作滞后于上述企业。

  Q:800伏直流方案的必要性及经济性如何?即从400伏升至800伏直流能否提升转换效率、节约铜和空间资源,同时更换SST设备的成本是否划算?

  A:800伏直流方案的必要性及经济性核心取决于IT业务要不要高密度AI服务器,英伟达推该方案是因其整机柜高密度AI服务器的需求。

  Q:选择高端服务器及配套方案的核心区别是否在于数据中心是否用于大规模AI推理运算?

  Q:新闻提及AIDC存在缺电问题,且似乎800伏切换迫在眉睫,但从您的角度看仅高端需求有切换必要性,如何理解AIDC缺电问题及中美情况差异?

  A:中国当前经济发展形势下电力供应不紧缺。美国电网多建成于六七十年代,80年代初基本完成,发电与送电环节能力不够;且美国土地私有制下,买地、新建电力设施及环保管控严格,电力不足主要源于发电和电网建设滞后。AIDC用电侧的效率提升虽能节省部分电力、缓解电网压力,但并非解决电量短缺的主要方式,核心问题仍在发电与送电侧。

  Q:美国缺电主要源于发电及送电能力不够,数据中心架构调整聚焦内部用电效率提升及成本节约,两者是否无直接关联?

  A:数据中心架构调整虽可实现成本节约及小幅节电,但效率提升仅为百分之几;若缺电比例达30%,即使节电10%,对缓解缺电问题的作用也十分有限。

  A:该方向省电幅度最高约10%,虽节约不显著,但因数据中心属高耗能行业,电费占运行阶段运维成本的70%,各家均通过提高运维效率降低电费,因此省电仍有必要;不过该方向仅能缓解电力压力及节省少量成本,没有办法解决核心问题。

  Q:800伏方案在散热优化、铜材节省及空间节约方面的作用,对下游客户切换的影响是否显著?

  A:800伏方案对下游切换的影响主要是针对高端用户,散热优化方面,因电压提高降低电流,虽有改善但并非致命因素;铜材节省及空间节约的作用更关键——当服务器功率提升,传统方案需使用粗电缆或母线,空间占用大且施工运维难度高,而800伏方案通过降低电流缩小电缆尺寸,可有效节省铜材及空间,这两个因素对下游切换的影响更显著。

  Q:国内与美国800伏方案占比均较低,阿里拥抱巴拿马方案较为积极,其数据中心是否使用该架构?

  A:阿里目前使用10千伏输入、240伏输出的巴拿马方案,其架构升级分四阶段推进:先通过设备小改将240伏升级至270伏直流,下一步升至400伏直流,再升级至正负400伏,最后向800伏过渡。北美前几年已采用直流400伏架构,国内暂无该架构应用。阿里负责人明确说2027年前不会使用800伏方案,2025-2026年也不会应用,今年将完成240伏至270伏的升级,明年可能升至400伏。

  Q:SST的核心技术及原材料使用对比传统变压器的最大改进或改变有哪些?已知传统变压器采用铁芯、线圈,SST采用碳化硅、氮化镓等半导体材料,其他还有什么较大改变?

  A:传统变压器以硅钢片为铁芯,外部绕制铜箔或铜丝,通过电磁感应实现交流变压,仅适用于交流场景,没办法实现整流;SST采用电力电子设备配合高频变压器,原理为将10千伏交流整流为直流并同步降压,再通过高频变压器变至低压侧后转换为直流,其降压通过整流过程结合导通角调整、电容电感校正实现。两者原理完全不同,导致原材料以及元器件特性无可比性。

  Q:行业内多家传统变压器厂商已开展SST样机研发,部分进展较快的厂商已送样,从行业角度看,SST的技术难度是否较高?传统变压器企业是否只要投入资源就能研发出SST?

  A:SST技术难度较高,需具备深厚电力电子技术基础的企业才能在可预见时间内研发成功。传统变压器企业若缺乏电力电子技术基础,研发SST的门槛较高、难度较大;实力较强的传统变压器大厂或可在一段时间内研发出SST,但进度较慢、产品性能较一般;中小传统变压器企业基本无法研发SST。

  A:国外方面,GE通用电气、ABB进度领先;维谛目前聚焦正负400伏,800伏预计明年下半年;施耐德近期公布先做Sidecar,未公布SST,预计明年Sidecar或可完成,SST明年难以落地。国内方面,台达布局较全,覆盖Sidecar、SST及800转48的PowerShell,为国内最领先;西电电器前几年完成10千伏转240产品,今年夏天推出800伏样机,已通过专家评审(更多实时纪要加微信:aileesir)会,尚未进入用户试用阶段;四方号称产品已落地,有三个试用型项目中标,但未披露具体规模及实际安装通电情况;维光能源上月在大股东白云电器大厦内试用样机,未提及鉴定情况。

  A:金盘的具体信息于上上周获取,其8月份称做出样品,但仅为原型机,仅实现原理性功能,无法送第三方专家检测,需迭代两三次后才可以做到检测标准。

  A:SST原理有创新,电压提高需更换为碳化硅MOSFET及调整电路拓扑;需使用与传统变压器不同的高频变压器;存在散热问题;控制部分无经验,需自行逐步调试。

  Q:SST在数据中心侧的进展是否慢于预期?800伏方案今年渗透率是否不足1%?及明年的渗透率情况如何?

  A:明年北美地区800伏方案渗透率预计为个位数,约1%-3%,无法达到5%,更达不到10%。

  Q:美国去年AIBC规模约14GW,今年计划约32GW,其中约10GW为800伏新需求,该目标是否没办法实现?

  A:无法实现。海外中心设计施工周期通常为1.5至2.5年,即使规划了800伏需求,落地仍需时间,因此该目标难以达成。

  A:布局800伏相关业务属于长期事项,例如英伟达公布的Robin方案落地时间为2027年。

  Q:抛开数据中心需求,美国新能源发电场景下,SST接直流电效率较高,是否对800伏方案或SST新型变压器的需求形成支撑?

  A:会有支撑,新能源场景主要涉及光伏储能及充电桩:光伏储能电压多在700-900伏,与SST800伏方案匹配;充电桩800伏方案已较常见。北美部分客户已接入新能源,但详细情况不详细,目前多为小批量安装试用,进度比数据中心稍快但有限,预计比数据中心快1-2年。

  Q:关于SST因直流特性可帮助应对AI训练功率波动、方便连接电网与储能,且在AI功率波动较大时通过储能接SST实现平波的说法是否存在?

  A:存在该说法,但目前数据中心未考虑电网侧或园区储能连接SST的方案,美国相关应用大多数都用在应对电网问题。英伟达、谷歌等企业当前在老款交流PowerShell中,通过在800伏转48伏电源上加装小型锂电池实现该功能;同时也在试点超级电容方案,其中BBU相对成熟,超级电容处于试点阶段。

  Q:从当前电器架构变化来看,哪些环节对新方案相对受益,哪些环节需求较过去明显下降?

  A:切换800伏方案后,受损环节主要有传统交流UPS、交流变压器厂商、采用安全体方案的配电柜厂家、电缆厂、交流列头柜厂、未转型的传统PDU厂家及未转型的传统服务器电源模块厂家。受益环节包括母线厂、SST技术领先的UPS公司及锂电产业——800伏直流方案动力大、电压高,对锂电更友好,利于其推广普及。

  Q:明年计划切换800伏方案的数据中心占比为小个位数,该占比是基于全部数据中心口径还是AIGC口径?

  A:若按全部数据中心口径计算,占比约1%-2%;若按AIGC口径计算,占比约5%。

  A:美国能快速推广有关技术有两个原因,一是过去10年已打下直流电源基础,10年前开始推交流480伏转48伏方案,三四年前又上直流400伏转48伏方案;二是英伟达在该基础上逐步推动到800伏,因此推得较快。

  Q:PowerShell过去将120转换为12,未来10年将转换为48,是否为进机柜的电压?是否不涉及外部整流、提压过程,数据中心电压未提升但进机柜电压在10年提升?

  A:是的,谷歌最早2007年开始相关工作,2012年左右将12伏改成48伏。

  Q:Meta是否采用400伏直流转48伏方案?传统UPS因铁心只能做交流的情况下,Meta是否已采用类似SST的电力电子架构?

  A:该架构与SST技术路线相近但难度更低,主要是针对美国市场设计为交流400伏输入、直流400伏输出的美国版高压直流产品,此类产品为美国市场所需,中国市场无此类产品。

  Q:塞得卡的构成是怎样的?切换至800伏直流方案时,中压侧相较于当前400伏交流方案需做哪些调整?

  A:传统400伏交流方案流程为10千伏进环网柜→主配电柜→变压器→配电柜→交流UPS→配电柜→列头柜→机柜。塞得卡用于将交流转换为直流800伏,本身无电池。切换800伏方案分三步:1.老机房最小变化方案:列头柜更换为塞得卡,接收UPS输出的交流400伏并转换为直流800伏进机柜,保留原UPS及电池;2.新机房方案:用塞得卡替换配电室配电柜处的UPS,将原UPS输出的交流配电柜调整为直流,再通过电缆或母线输至机房分配给(更多实时纪要加微信:aileesir)机柜;3.进一步方案:用SST替换传统变压器、塞得卡输入侧的交流配电柜,10千伏直接进SST输出直流,替代原交流输出柜功能。

  A:中压侧暂时无结构改变,中压主配电柜过来后,变压器旁的小中压开关柜保持不变,仅将其后的交流变压器替换为SST,小中压开关柜之前的部分无需改动。返回搜狐,查看更加多