3月20日,工信部、国家发改委、国家能源局等联合印发《节能装备高质量发展实施方案(2026-2028年)》,方案提出:
1)加快高效硅钢立体卷铁心变压器、大容量高效非晶合金立体卷铁心变压器、环保型绝缘油变压器、大容量固态变压器、柔性直流变压器等推广应用;
2)提高风电、光伏、氢能、新型储能等新能源领域变压器能效和系统适配性。鼓励电网企业、新能源企业开展在役变压器节能降碳诊断;
3)到2028年,新增节能变压器占比超过75%,在役节能变压器占比达到15%。
政策明确将大容量固态变压器纳入推广应用范围,同时,变压器正在从传统节能方向延伸至新型电力电子化方向。也在新能源领域作为重点适配场景,应用场景更为清晰。
一、行业发展:
1、概述:
固态变压器SST由电力电子变换器和高频变压器组成,采用全电力电子化的三级式拓扑架构,通过中压级整流、隔离级高频隔离变换及低压级逆变,实现了电能的高效转换与智能调控。该技术通过高频磁电耦合替代工频电磁感应,在完成电压变换与电气隔离的同时,显著提升了功率密度与系统效率。
固态变压器具备高效电能转换、双向调度和柔性调控优势固态变压器作为衔接电网、储能与负荷的关键设施,能够在半导体开关器件控制下,以小型高频变压器实现隔离和变压,具备高效电能转换、双向能量调度、智能柔性调控等技术优势。
相比于传统变压器,固态变压器集电气隔离、电压变换、无功补偿、谐波抑制、电压平衡等功能于一体,且不需要大量铁芯、占地面积小、重量轻,易于安装和集成,可实现直流、交流多端口输出,且采用模块化设计便于扩容。SST相较于传统变压器具有明显优势:
1)传统变压器:体积大,不利于数据中心内IT与配电设备的空间匹配和规划;只能采用交流供电,不利于对可再生能源的集成和使用。
2)固态变压器(SST):小巧轻便,可以在交直流之间进行转换,在体积和灵活性上更具优势。
SST适配算力中心毫秒级负荷波动、高压直流直供、绿电直连等新型场景需求,应用场景包括电动汽车、铁路牵引、数据中心、新能源并网、直流配网等。
2、SST增长空间主要由两个市场驱动:
1)全球绿电装机增加,SST确保发电的效率和可靠性;
2)数据中心供配电架构的需求驱动。
二、应用场景:
SST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。
1、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。
2、凭借高度集成的设计,SST能够省去传统供配电系统中的多重环节,减少占地面积,并支持多能源灵活接入,为构建高效、紧凑的数据中心供电架构提供了新的技术路径。

三、数据中心:服务器功率的提升,AIDC配电架构向HVDC、固态变压器演进。
1、数据中心供电架构的技术演变:数据中心供电系统最终向SST为核心的800V直流柔性供电系统的技术演进,核心驱动力在于应对单机柜功率密度提升所带来的效率、空间、成本与可靠性等问题:
1)UPS系统:成熟可靠,但效率瓶颈和多级转换损耗制约在高密度场景下的应用;
2)HVDC:减少AC-DC-AC转换环节提升效率,但仍依赖工频变压器与多级配电;
3)巴拿马电源:进一步集成中压直降直流架构,提升效率与密度,受限于铜材与重量;
4)SST:采用第三代半导体与高频隔离技术,实现10kV交流至800V直流的直接高效转换,兼具高功率密度、低损耗、强新能源适配性等优势。

2、SST方案优势包括:
1)效率高:省去多次AC/DC转换环节,效率突破至98%;
2)面积小:简化了供电链路的多级配电,空间利用率更高;
3)安装快:中压接口、功率转换、控制全部集成一体,预制化缩短75%的安装周期;
4)维护简单,融合多方案:模块化插拔设计,维护简单,匹配多种数据中心供电架构;
5)AI级响应速度:毫秒级动态响应,GPU负载波动下<5ms响应时间,精准匹配AI智算中心的瞬态特性,设置了功率模块冗余、中压故障隔离等多级保护,供电系统安全可靠;6)集成APF、SVG功能:可实现电能质量的主动治理,完成谐波补偿,可输出感性无功和容性无功,无需额外配置谐波治理模块及无功补偿装置,额定工况下10kV输入侧电流谐波小于1%;
7)可接入绿电:以两端口固态变压器为基础,迭代为具备多电压等级交直流端口的“能量路由器”,支持风光储氢接入,提升AIDC用户绿电消纳比例提高至50%+。
从能效角度看,SST凭借更少的转换环节和更高的传输电压,显著降低系统损耗。SST系统效率高达98.5%,较巴拿马电源的97.5%再提升1%。根据为光能源,SST方案相较于传统UPS方案端到负荷效率提升3%以上;以100MW数据中心为例,若负载率为90%,效率每提升1%,每年可节省788.4万度,按0.8元/kWh电价计算,每年节省630万元。

3、数据中心场景的应用:
2025年10月,英伟达发布《800VDC Architecture for Next-Generation Al Infrastructure》白皮书,明确数据中心配电架构发展路线。英伟达认为800VDC是下一代配电的最佳架构,同时强调了固态变压器(SST)技术路线的重要性,正在探索中压整流器应用(将中压交流电转换为800VDC),将SST技术作为面向未来的设施配电解决方案。

当前SST主要采用ISOP型系统拓扑,输入端为中压级联,输出端为低压并联。功率电路包括前级的整流电路、后级的直流-直流变换器。
1)输入整流级(AC-DC转换):采用多H桥模块级联构成,以减小开关管的电压应力。采用单相PFC拓扑,功率器件选用大功率Si IGBT或SiC MOSFET,实现整流和功率因数校正作用,采用SiC器件可以提升AC/DC的开关频率,进一步减少网侧电流谐波含量。
2)隔离阶段(高频DC-DC转换):带隔离的DC-DC变换,各模块输出并联。采用双有源桥或者谐振拓扑结构,功率器件选用SiC MOSFET,由一个跟输入级连接的逆变器、谐振电容、谐振电感、高频变压器和整流器组成,通过谐振变换实现功率传输,变压器实现隔离作用。其中,高频变压器是SST核心组件,也是核心技术难点,关键技术瓶颈包括容量小、损耗密度高、大容量电池设计难等,系统复杂且成本较高。
3、输出级:DC/AC逆变,按需生成定制化电能。具备输出灵活性,工频交流(50/60Hz),变频交流(如400Hz航空电源),直流(如数据中心48VDC),可实现智能控制,实时稳压/限流,无缝切换并网/离网模式。

四、市场规模:
1、行业渗透:
海外数据中心HVDC应用处于起步阶段,预计2027年起有望快速推广应用。北美部分云厂商此前便开始设计HVDC方案,预计英伟达800VDC架构将于2027年开始部署,以支持1MW及以上的IT机架功率需求;谷歌在OCP2024上提出其±400V供电架构;维谛800VDC电源产品组合将在2026年下半年发布,配合27年英伟达Rubin Ultra平台的推出。
2、SST市场空间预测(数据中心场景):
根据卖方的测算,预计2030年全球新建AIDC为100GW,渗透率为20%,按2.5-5元/W价格计算,对应SST整体市场空间约500-1000亿元。其中,高频变压器市场空间为75-150亿元,电力电子器件部分市场空间200-400亿元。基于以下假设:
1)中性预测下,2030年全球新增AI数据中心装机容量达100GW。
2)2030年预计SST渗透率达20%,传统25kVA,7.2kV–120/240V的变压器市场价格可达1500美元。苏黎世大学预计在研发初期1MVA 10kV/400V的SST成本至少为传统变压器的5倍以上,推算全套SST价格可达到2.5-5/W。
(目前行业尚处于初期,成本高,导致价格波动大,可能预测的数据有较大偏离)
五、产业链及成本构成:
(一)SST产业链可分为三个环节:
1、上游:包括功率半导体电力电子器件、断路器、高频变压器、结构件与散热系统、控制系统和机柜等核心零部件供应商以及相关原材料供应商。如SiC和GaN等第三代宽禁带半导体器件,铁氧体和非晶合金等铁芯材料,机柜等材料供应商。
1)磁性材料,包括铁氧体、非晶合金和纳米晶,其中纳米晶功率密度比铁氧体和非晶大数倍、中频/高频范围内运行损耗更低且噪音更低,适合用于制造SST铁芯,当前纳米晶的应用主要流行于学术界,非晶纳米晶能有效解决高频变压器技术难题。非晶纳米晶既具有非晶所提供的高电阻率,能降低涡流损耗,又有纳米晶所赋予的优异软磁性能,其在SST的应用优势更明显。通过非晶纳米晶材料替代传统铁氧体等软磁材料,可降低固态变压器30%的制造成本,并减少碳排放。
2)第三代半导体功率,SST核心功率器件正由IGBT模块向SiC发展。SiC和GaN材料制作的功率半导体具有高耐压、低导通电阻、寄生参数小等特点,因此与传统硅基功率器件相比,应用第三代半导体功率器件的电源具有损耗小、工作频率高、可靠性高等优势,可大大提升电源效率、功率密度和可靠性等性能。
2、中游集成:负责生产、集成零部件,制造完整SST产品。主要由维谛、伊顿、台达、ABB、西门子等海外企业主导。
3、下游:包括数据中心、智能电网、电动汽车充电基础设施等。

(二)成本结构构成:
当前,SST尚未实现大规模产业化,主要原因在于上游宽禁带半导体器件和高频磁性材料价格高企、产能受限,同时在高频拓扑和控制系统设计等仍存在较高技术壁垒。整体来看,全球市场格局表现为“差异化突围”的趋势。
1、电力电子器件:约占总成本的32%,是SST核心部分。电力电子器件基于SiC、GaN等宽禁带半导体材料,通过高频开关实现电能转换,性能和成本直接影响固态变压器的整体效率和价格。
2、直流电容器:约占总成本16%;
3、高频变压器:约占总成本16%。采用铁氧体、非晶合金等新型磁性材料,通过高频电磁感应实现电压变换和电气隔离,体积小、效率高,但制造工艺复杂,成本较高。
4、控制系统:约占总成本8%,控制系统负责协调电力电子器件和高频变压器的工作,实现电压调节、电流控制、故障保护等功能,其可靠性直接影响固态变压器的稳定运行。 5、散热系统:约占总成本9%,SST工作频率高,产生的热量较大,需要高效的散热系统来保证其正常运行,包括风冷、液冷等。
6、其它(19%),包括辅助电源等。

后续补充以下几个方面的内容:
1、行业可靠的市场空间;
2、行业应用的必要性以及应用情况;
3、产业链及核心公司的数据。


