【行业研究】固态变压器(SST)

目录

一、固态变压器（SST）

1、 概念

2、 核心功能及优势

3、 发展现状

4、 基本原理与拓扑结构

5、 固态变压器成本拆解

6、 政策

7、 SST爆发核心待解决问题

二、产业链上下游

1、 上游材料与零部件

2、中游：整机研发与系统集成

3、下游：终端应用

三、 应用场景及市场规模测算

1、 数据中心

2、 其他应用场景

四、相关标的

1、上游企业

2、 中游企业：模块&整机制造商

3、 下游企业

一、固态变压器（SST）

1、概念

固态变压器，英文 Solid State Transformer，简称SST，又称电力电子变压器（Power Electronic Transformer， PET）。它是一种新型的电气设备，其核心采用宽禁带半导体器件（如碳化硅、氮化镓）作为开关，并通过高频电力电子转换（通常工作频率在10kHz至100kHz），实现电压转换、电气隔离、电能质量调节的一体化——这一架构彻底打破了传统变压器仅依赖工频电磁感应的物理局限，成为连接交流电网、直流微网与分布式能源的 “智能能源路由器”。是构建高效、灵活、绿色数据中心供配电系统的核心装置，尤其适用于“源-网-荷-储”一体化的新型电力架构。

图1传统变压器对比固态变压器

资料来源：Aiden硬科技行研

表1传统变压器对比固态变压器

资料来源：Aiden硬科技行研

2、核心功能及优势

1）基本功能

电压变换（交直流双向转换）、电气隔离（安全必需）、电能质量调节。

2）核心优势

① 高效率

转换效率可达98%以上，远高于传统多设备组合的供电架构。

② 小型化

无需大型铁芯与绕组，空间占用仅为传统变压器的 1/3~1/5，体积和重量大幅减小，功率密度显著提升，适合空间受限的场景（如数据中心、电动汽车充电站、车载、用户储能）。

③ 功能集成度高

具备实时电压、功率调节能力，可集成无功补偿、谐波抑制、故障隔离等功能。

④ 支持双向能量流动

能量可以灵活地从原边流向副边，也可以反向流动，这是传统变压器无法实现的。适应新能源接入和微电网应用。

⑤ 灵活性/多功能端口

可同时输出交流（不同电压/频率）和直流端口，成为“能量枢纽”，满足高密算力、新型电网等多元化负载需求。

3、发展现状

从技术和产品发展历史来看：SST发展时间较早，技术原型起源于1970年美国McMurray在专利中提出的“一种具有高频链的变换电路”，后面从交流变换拓展到直流变换。SST因为核心在于中高压整流，过去整体实际应用场景有限，主要作为“能源路由器”用于直流配电网、充电站、轨交等直流用电场景。电力二次相关企业过去在电力系统的SST产品有研发和布局。SST预计在2027-2030年迎来商用拐点，重塑电力系统的底层架构。行业发展短期依赖SiC器件与高频变压器突破，长期受益于宽禁带半导体等材料革新与算法优化。

表2固态变压器发展阶段展望

资料来源：新浪财经、CWG Markets、电力变压器视界，兴业证券经济与金融研究院

2026 年，SST 已从实验室样机验证阶段进入规模化量产的关键转折点，其商业化的核心支撑来自宽禁带半导体、高频磁性材料与智能控制技术的三重突破：

1）宽禁带半导体的标配化应用：SiC/GaN 器件已成为 SST 实现高性能的刚需 ——80% 以上的量产 SST 产品采用 SiC MOSFET，1200V/1700V SiC 模块的性能与国际巨头差距缩小至 5%-10%，采购价从 2023 年的 3.2 元 / W 降至 1.4-1.8 元 / W，降幅超 40%。其中，SiC 器件主要用于中高压 AC/DC 整流级与 DC/DC 隔离级，其 10 倍于硅的临界击穿电场、3 倍的热导率，可支撑 SST 在 20kHz 以上高频工况下稳定运行，开关损耗较硅基 IGBT 降低 25%-40%；而 GaN HEMT 器件则主导低压 DC/AC 逆变级，尤其是 800V DC AI 服务器供电场景，其极致的开关速度可将这一级的转换效率提升至 99% 以上，同时进一步压缩体积。

2）高频磁性材料的性能突破：高频变压器是 SST 小型化的核心载体，2026 年其主流工作频率已从 2023 年的 2kHz 提升至 20kHz，部分高端产品甚至突破 50kHz。京泉华通过磁集成技术将高频变压器的磁芯损耗降低 12%、良率提升至 99.2%；望变电气的高磁感硅钢磁感强度达 1.95T，铁损低至 0.23W/kg，为 SST 整体效率突破 98.5% 提供了基础保障。

3）智能控制技术的落地：AI 算法已全面嵌入 SST 控制系统，可实现毫秒级负载预测与动态调压 —— 在数据中心场景，当 GPU 集群从 10% 负载跃升至 100% 时，SST 可在 5ms 内完成电压调整，无任何瞬态波动；在新能源并网场景，通过虚拟同步机算法模拟传统同步发电机的惯性特性，为高比例新能源接入的 “低惯量电网” 提供阻尼支撑，抑制电压频率波动，提升系统稳定性。

成本方面，2026 年 SST 已实现从 “技术溢价” 到 “成本可及” 的跨越：2MW SST 样机成本较 2023 年下降 40%，单 kW 建造成本降至 1200 元人民币，已与 “传统变压器 + 低压整流器” 的组合方案成本基本持平。从全生命周期成本（TCO）测算，SST 的年损耗仅为传统方案的 1/5—— 以 1MW 容量为例，SST 年损耗仅 4-5 万度电，传统方案则高达 20-25 万度电，综合运营成本可降低 30% 以上，投资回收周期从 2023 年的 8-10 年缩短至 5 年左右。

4、基本原理与拓扑结构

1）基本原理（用“高频”替代“工频”）

① 传统变压器

直接在50/60 Hz的工频下工作，依靠铁芯和线圈的电磁感应。体积和重量主要取决于铁芯和线圈，频率低意味着要达到一定功率，磁芯必须很大。

② 固态变压器

先将输入的工频交流电通过电力电子电路转换为高频（通常为数千Hz至数MHz）交流电，然后通过一个极小的高频变压器进行电压变换和隔离，最后再转换回所需的工频或直流电。

2）拓扑结构

固态变压器的拓扑结构通常采用模块化的三级式设计，依次为中压级、隔离级与低压级。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。从电路拓扑看，SST 的标准三级架构具备明确的功能分层，每一级的拓扑选型直接决定产品的功率等级、适配场景与运行效率，不同场景的 SST 拓扑会根据需求做针对性优化：中高压、大功率场景（≥10kV/≥1MW）通常采用 MMC 三级式拓扑，以满足电网级的耐压与冗余要求；而低压小功率场景（如分布式光伏并网、小型储能系统）则会简化为两级式甚至单级式拓扑，在保证核心性能的前提下降低成本与控制复杂度。

图2固态变压器结构图

资料来源：Aiden硬科技行研

① 输入级（中压级）

即AC/DC高压整流级，将中压交流电（如10kV）整流为直流电，实现功率因数校正和谐波抑制。

② 隔离级（核心级）

即DC/DC隔离变换级，通过高频变压器实现电气隔离和电压等级转换，是SST的核心部分，显著减小了磁性元件的体积和重量。

在隔离级，中/高频变压器是其核心器件，工作频率范围一般在几十 kHz。为了缩小变压器体积，提高 SST 功率密度，需要尽可能提高频率，但是频率越高损耗越大，需要结合实际场景平衡体积和损耗的关系。

③ 输出级（低压级）

即DC/AC逆变，是固态变压器面向用户负荷的最终输出单元。根据负载需求，将直流电逆变为低压交流电或直接输出直流电（如800V直流），满足不同负载的供电需求。对于工业电机、居民供电等交流负载场景，则通过三相全桥逆变电路输出 380V/220V 工频交流，部分高端机型还支持多路交直流端口同时输出，适配多类型负载的混合供电需求

5、固态变压器成本拆解

根据学术研究《Solid-State Transformers: Fundamentals, Topologies, Applications, and Future Challenges》，按整机拆分，当前SST 整机成本主要由以下部分构成：

① 电力电子器件（40%）

SST 的电力电子器件基于碳化硅IGBT或 MOS 管等开关元件构成，需整流和逆变产生高频交流。采用SiC、GaN 等第三代宽禁带半导体材料，可降低开关与导通损耗优化系统性能。但由于材料本身价格较高叠加高电压系统对器件的高耐压要求，进一步增加成本。

② 高频变压器（15%）

高频变压器通过电力电子电路实现电压变换，具有高灵活性。采用铁氧体、非晶合金等铁芯材料提高电压转换效率。材料成本较高、制造工艺要求较为严格。

③ 结构件和散热系统（15%）：散热器、风扇、柜体、液冷系统等等

④ 控制系统（15%）：包括控制电路、面板等。

⑤ 其它（10%）：辅助电源等

图3固态变压器原料成本构成

资料来源：《Solid-State Transformers: Fundamentals, Topologies, Applications, and Future Challenges》，东北证券

6、政策

工信部、发改委、国资委、国家能源局四部门联合印发《节能装备高质量发展实施方案（2026—2028年）》，大容量固态变压器（SST）被明确列入重点推广装备清单，与超1级能效变压器、高效非晶合金变压器并列，成为未来三年国家节能降碳核心推广的电力装备。

方案明确：到2028年，节能装备关键材料、零部件取得突破，重点行业领域用能系统匹配性、实际运行效率持续提升，电机、变压器等节能装备能效水平达到国际领先。

其中，明确加快先进节能装备研发推广：变压器。推动超1级能效变压器所需硅钢片、非晶合金带材、高导电材料、高性能绝缘材料等关键材料及核心零部件研发升级，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。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。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%。

7、SST爆发核心待解决问题

基于上述产业链梳理与现状分析，我们可以看到，国产SiC产业链已经为SST的规模化落地打下了基础，但要支撑SST行业的全面爆发，仍有三个核心的待解问题，分别对应价格、技术、产业链完善度三个维度：

1）价格维度当前，国产SiC器件凭借供应链优势加速替代，部分模块价格已低于国际同类产品，衬底环节成本优势更为显著，直接推动SST硬件成本下行。过去5年，SiC衬底价格累计下降超60%，器件/模块价格下降约40%--50%。在10 kV级中高压场景，SST硬件成本已从2023年的约3倍降至当前的约1.8--2倍。按照当前降本节奏，SST硬件成本有望在2028年缩小至传统变压器的1.5倍以内；在智算中心、超充站等高端场景，全生命周期成本已率先实现持平甚至反超。此外，SST标准化方案仍处起步阶段，高度依赖场景定制，需规模化推进与产业链良性竞争协同发展，才能进一步加速成本下降与技术收敛。

2）技术维度技术层面，当前的SiC产业链，仍存在两个待突破的核心点：

一是高压器件的国产化：当前的国产化，主要集中在1200V及以下的中低压SiC器件领域，而SST所需的3.3 kV及以上高压SiC器件，目前仍有部分依赖进口。需要说明的是，SST的10 kV系统电压通过多模块串联架构实现，并非依赖单管10 kV器件，但3.3 kV以上等级核心器件的自主可控，仍是支撑大功率SST规模化落地的核心前提。

二是长期可靠性的验证：高频高压工况下，SiC器件的20年长期老化数据，目前仍处于积累阶段，而SST作为电力设备，需要满足20年的长期运行要求，这部分数据的完善，是打消客户顾虑、推动大规模采购的核心基础。

3）产业链维度产业链的完善度，也是影响SST爆发的核心变量：

一方面是产能的匹配：当前国内SiC的产能储备，已经可以覆盖SST行业未来2-3年的需求，但SST行业的需求，未来几年将呈现爆发式增长，SiC产能的扩张速度，能否匹配这一爆发节奏，避免出现供需错配，是当前的核心考验。

另一方面是标准的完善：当前，SiC器件在SST场景下的行业标准，仍在逐步完善中，标准的统一，将解决产品不兼容的问题，让客户敢于大规模采购，同时推动产业链的成本进一步下降，这一标准的落地节奏，也将直接影响SST的爆发节奏。

整体来看，国产SiC产业链，已经跨过了"从0到1"的突破阶段，为SST的规模化落地提供了核心支撑，但要完全支撑SST的万亿级市场爆发，仍需要解决价格、技术、产业链这三个维度的核心问题，这也是当前行业共同推进的方向。

二、产业链上下游

固态变压器SST产业链上游是材料与零部件制造，包括电力电子器件、断路器、高频变压器、结构件与散热系统、控制系统和机柜等；中游是系统集成，负责生产、集成零部件，制造完整 SST 产品；下游是产品应用，包括数据中心、智能电网、电动汽车充电基础设施等领域。

图4 SST产业链结构

资料来源：东北证券

1、上游材料与零部件

固态变压器SST上游领域主要聚焦各类核心零部件生产与基础原材料研发制造，其中涵盖功率半导体电力电子器件、专用固态断路器、高频磁芯变压器、设备结构组件、一体化散热模组、智能控制系统以及集成机柜等关键配套部件，同时还囊括各类核心主材供应环节。

1）SiC、GaN等半导体功率器件

功率器件直接决定固态变压器的运行效率与功率密度，如今碳化硅、氮化镓器件的应用范围正持续扩大。现阶段国内多数SST产品仍以IGBT模块作为核心功率元件，而在追求更高能效、更小体积的高端场景中，IGBT正逐步被宽禁带特性突出、导热性能优异且耐压等级更高的SiC器件替代。

SiC MOSFET 功率器件特性更适配 AIDC SST 需求，逐渐成为主流。SiC 是第三代半导体材料，作为功率半导体具有高耐压、低导通电阻、寄生参数小等特点。应用于电源领域中，具有损耗小，工作频率高，可靠性高等优势，可显著提升电源效率、功率密度和可靠性等性能。SiC 器件常用 1200V 的电压等级，具备高载流能力，GaN 器件通常为 650V。因此，在 DC800V 电压等级范围更适合选取 SiC 作为设备的核心功率器件。目前国内电力行业应用的固态变压器设备大多采用 IGBT 模块作为核心功率器件，但是在追求更高能效和更高功率密度的通信行业，SiC 正在逐步取代传统的硅基功率器件。

图5 Si、SiC、GaN材料特性对比图6 功率器件功率频率图

资料来源：《数据中心800V直流供电技术白皮书》、招商证券

当前SiC衬底正从6英寸向8英寸快速过渡，6英寸为现有主流产能，8英寸则是行业降本和规模化扩产的核心路径，可覆盖中低压至高压全电压等级。

产能方面，6英寸整体趋于充足，全球存在阶段性过剩；8英寸产线仍在爬坡，是SST大规模降本的主要瓶颈之一。SiC产能分布以海外厂商为主，其中意法半导体、安森美和英飞凌产能较高，国内企业包含斯达半导、东微半导、三安光电；GaN产能2024 年市场份额最高的是英诺赛科（30%），其次是纳微半导体（17%）。

国产化方面，6英寸导电型衬底自给率快速提升，8英寸晶圆产线已实现"从0到1"的突破（如株洲中车2025年底通线）。

总体来看，SST的SiC供应链呈现结构性分化：中低压器件供给相对充裕，国产替代加速；而高压器件（>3.3 kV）的自主可控则取决于高压外延、封装及系统级可靠性技术，是决定未来高压SST降本与规模化应用的关键制约点。

2）高频变压器

UPS 和早期 HVDC 主要采用工频变压器，巴拿马电源采用移相变压器，SST 采用高频变压器。高频变压器是 SST 核心隔离与能量传输部件，工作频率高于传统工频变压器的 50/60Hz，使得变压器体积和重量可大幅压缩。

表3工频/移相/高频变压器对比

资料来源：IEEE电气电子工程师学会，电子工程世界，爱建证券研究所

高频变压器是指工作频率极高（通常在 10kHz 到 1MHz 级别）的变压器,利用高频化大幅减小了磁性元件的体积和重量。SST 的隔离变换级通过高频变压器实现高低压侧的电气隔离和电压等级变换，是 SST 实现高功率密度的核心环节，其性能直接决定了系统高频化、模块化设计的实现高频变压器通过电力电子电路实现电压变换，具有高灵活性。采用铁氧体、非晶合金等铁芯材料提高电压转换效率。材料成本较高、制造工艺要求较为严格。 

图7 高频变压器

资料来源：京华泉、招商证券

高频变压器要求具有高绝缘、低局放特性，技术壁垒高。高频变压器随着电压等级升高在绝缘、局放、电晕等方面难度加大，绕组通常采用利兹线或铜箔结构，绝缘材料需具备优异的耐高频电压应力性能：

① 高绝缘特性：提升中压高频变压器的电场耐受强度，有效抵御 SST 中压工况下的极不均匀电场应力，保障电压变换与电气隔离核心功能的可靠实现，支撑 SST 千伏级电压等级的适配性；

② 低局放特性：抑制高频交变电场下的局部放电现象，避免放电对绝缘材料的侵蚀，延长中压高频变压器及 SST 整体的绝缘寿命，降低全生命周期运维成 本 ； 同 时 消 除 局 部 放 电 引 发 的 电 磁 干 扰 （EMI） ， 保 障 宽 禁 带 半 导 体（SiC/GaN）器件与数字控制系统的精准协同，提升 SST 的运行稳定性。

③ 耐电晕特性：高频变压器由于分布参数的非理想特性，会导致绕组间产生极度不均的电场分布，瞬态高频位移电流极易诱发具有高度破坏性的电晕放电。需要动态缓解瞬态高电场，避免固态变压器设备的实际挂网寿命缩水。

磁芯材料是高频变压器频率提升的底层瓶颈。由于下游要求 SST 结构尽可能紧凑，因此高频变压器频率设计很关键，影响 SST 损耗和体积。区别于工作频率在 50/60Hz 的工频变压器采用硅钢片（高频下涡流损耗加剧），高频变压器磁芯材料主要采用高电阻率、低高频损耗和良好磁性能的锰锌铁氧体（MnZn Ferrite）、非晶态合金（Amorphous Alloys）与纳米晶合金（Nanocrystalline Alloys），以保证 SST 在高功率工况下的高效率。

① 非晶和纳米晶合金材料：在中频(<100kHz)、大功率(>10kW)应用场合，非晶和纳米晶合金材料的综合磁性能较为优异。与铁氧体材料相比，纳米晶合金材料具有更高的饱和磁通密度，并且热稳定性好，制成大尺寸磁芯也能保持性能的稳定性。但纳米晶合金材料的高频损耗较高，并且工艺仍不够成熟，切割后损耗显著增大、浇注后应力损耗增大、价格较高等问题有待解决。

② 铁氧体材料：通常由铁、锰等氧化物混合烧结之后成型的非金属磁性材料，具有高频损耗小(几乎无涡流损耗)和磁导率高等优点，适用频率范围宽，在50kHz-1MHz 的小功率场合，目前主要采用铁氧体作为磁芯材料。但由于铁氧体材料的饱和磁通密度较低，导致磁能存储能力较低，并且大尺寸的铁氧体磁芯具有易碎性，在大功率领域应用可能受限。

图8 高频变压器铁芯图9 磁性材料应用的功率和频率范围

资料来源：招商证券

3）固态断路器

固态断路器是电力电子开关设备。固态断路器（Solid State Circuit Breaker， SSCB）是一种基于功率半导体器件（IGBT、IGCT、SiC MOSFET 等）实现电流快速切断与故障保护的新型电力电子开关设备。固态断路器采用全电子化开断方式，其工作原理是电流检测→控制算法计算→半导体开断→限流。

固态断路器是保护 SST 系统安全性与稳定性的关键设备。固态断路器无机械触点、无电弧磨损，具备开断速度快、寿命长、可靠性高、体积小等优势可实现 微秒级故障切除，在高频、高压、高动态负载场景中优势明显。因此，固态断路 器更适配 SST 电力电子化发展趋势，有望成为未来 SST 配电架构中的核心保护器件，具体体现在：

① SST 是高压直流系统，不存在交流过零点，故障电流上升速度更快，传统机械断路器难以在毫秒级内完成有效开断，容易造成故障扩散及核心设备损坏；而固态断路器可实现微秒级快速切断，大幅提升系统故障隔离能力；

② SST 内部包含大量高频电力电子器件，对短路、电弧及浪涌冲击更加敏感，固态断路器能够通过数字化控制实现精准保护，与 SST 形成协同控制体系，提高整体供电可靠性与动态响应能力。

表4固态变压器发展阶段展望

资料来源：泰永长征、招商证券

图10ABB固态断路器产品图11 固态断路器解决方案框架

资料来源：ABB、招商证券资料来源：安森美、招商证券

固态断路器具备较高技术壁垒，核心集中于功率半导体、控制算法、热管理及系统集成四大环节：

① 半导体开断：依赖功率器件实现百纳秒级快速响应，并在高电流密度条件下完成稳定开断，从而显著降低冲击能量I²t，对器件性能及驱动设计要求较高

② 控制算法：决定系统可靠性的核心，需要实现≥100kHz 高速采样、故障电流预测及限流策略，并通过双通道冗余保护降低误动作风险；

③ 散热与热管理：连续运行时存在较高热负荷，对模块化散热、液冷 /强制风冷及热反馈闭环控制能力要求较高，以保障长期稳定运行；

④ 系统集成：需具备较强系统集成能力，包括支路级选择性保护、Modbus 及 IEC61850 等通信协议支持，以及实时 I²t、温度与负载监测等智能化功能，软硬件协同门槛较高。

固态断路器实现了从电网级直流保护试验品逐步走向低压直流配电与新型负载标配的演进。固态断路器凭借微秒级速断与长寿命优势，正成为AI数据中心800V高压直流架构的关键保护方案。它能够有效解决传统机械断路器无法应对的直流故障难题，保障GPU服务器等昂贵设备安全。

2、中游：整机研发与系统集成

中游是 SST 的制造企业，承接上游输入并向下游输出产品，负 责生产、集成零部件，制造完整 SST 产品。当前主要分为分布式SST与集中式SST两大技术路线。两类路线并无绝对优劣，而是针对不同应用场景做了技术适配，各自的技术特点与适用场景存在显著差异。

分布式SST路线采用小型化模块化设计，将SST模块直接部署在IT机柜侧，单个模块负责少量机柜的就近供电，无需大规模改造现有配电系统。其核心优势在于部署灵活、扩容方便，可支持户外部署，缩短配电房建设周期，特别适合边缘算力节点、应急供电站点、中小型智算中心等场景。从量产角度看，分布式SST的模块标准化程度更高，更容易实现规模化量产，但其单位功率成本相对较高，在超大规模算力枢纽的部署中，经济性弱于集中式路线。代表企业包括台达电子等。

集中式SST路线采用大功率集成设计，通过单台大功率SST设备为整个机房的所有机柜提供集中供电，类似传统变压器房的功能升级。其核心优势在于系统效率更高、单位功率成本更低，在超大规模算力枢纽的部署中可实现更高的能效与更低的成本，特别适合大型智算中心、国家级算力枢纽等场景。但集中式SST的技术门槛更高，对大功率SiC器件、热管理、电磁兼容的要求都更为严苛，量产的难度也相对更大，代表企业包括四方股份、中国西电等。

除此之外，还有金盘科技、阳光电源等新能源跨界玩家，以及ABB、西门子等拥有先发技术优势的国际电力巨头，分别从不同的技术路径切入SST赛道，共同推动行业的技术成熟。

3、下游：终端应用

这是SST的需求侧，不同的场景，对SST的技术要求也存在差异，当前已经形成了多个成熟的落地场景：

AI智算中心：这是当前SST最核心的需求场景。随着AI单机柜功率突破1MW，传统供电架构已无法适配——以英伟达为例，从Hopper到Blackwell再到Rubin Ultra，单机架功耗在五年内从约40kW一路攀升至超过600kW，未来Feynman平台更是直指1000kW每机架的极限。

面对这一趋势，英伟达在OCP 2025上发布的白皮书中明确将中压整流器+固态变压器（SST）作为未来算力中心供电的终极方案，强调其系统效率可达98%以上、占地面积更小。正是英伟达高功率机柜需求的倒逼，叠加其对SST作为下一代供电架构的技术路线定调，使得SST的高功率密度、高效率完美切中算力增长的核心痛点，也成为当前SST行业爆发的核心驱动力。据伯恩斯坦等机构预测，到2030年，智算中心这一场景的市场空间预计可达500-1000亿元。

EV超充网络：在超充站领域，480kW以上的超充站，对供电容量的需求极高，传统方案需要建设专门的配电房，审批难度大、建设周期长，而SST可以直接实现中压直转，体积缩小80%，无需单独建设配电房，完美适配城市核心区、高速服务区等场景的建站需求，是未来超充网络的重要设备。

新能源并网：在新能源并网领域，风电、光伏的波动性、间歇性，一直是制约新能源消纳的核心难题，SST具备动态功率调节、双向潮流管理能力，能主动平抑新能源发电的波动，提升电网稳定性，缓解弃风弃光问题，是高比例新能源电力系统的核心装备。

微电网与虚拟电厂：在微电网领域，SST是微电网的核心"能量路由器"。它能实现离网独立运行，统筹协调光伏、储能、负载的能量流动，构建自给自足的能源系统；同时，通过V2G（车网互动）中的SST可实现电动汽车与电网的双向能量交换，参与电网调频，给用户带来额外收益。SST在"构网型"电力电子并网功能方面较传统设备具有显著优势，可提供虚拟同步惯量，为含高比例新能源的微电网系统提供稳定性支撑。

三、应用场景及市场规模测算

数据中心供电是 SST 最主要应用场景。SST 适配多种场景需求，包括铁路牵引、数据中心、智能电网和汽车充电站等，其中数据中心应用占比达 40%。铁路领域，牵引变压器是机车牵引电传动系统核心，车载式需满足体积小、重量轻的要求；数据中心应用 SST 可压缩占地、提升效率、降低能耗，中国西电贵安数据中心项目为代表；智能电网领域，SST 能提高光伏等新能源消纳效率，为光能源白云电气科技大厦相关项目已落地；汽车充电站场景，SST 适配新能源车快充升级与设施降本需求，为光能源中石油昆山开发区供电所充电站提供了高效方案。

图12SST适配多种场景需求图13 数据中心是当前最主要的应用场景

资料来源：为光能源，MDPI，爱建证券研究所资料来源：普华有策，爱建证券研究所

1、数据中心

1）供电方案

随着AI大模型训练带来的智算中心需求，数据中心的供电架构正经历一场从“求稳”到“极简、高效、高密”的深刻变革。传统的供电链路冗长，损耗巨大，已经难以满足新型算力网络对PUE和空间利用率的极致要求。

当前，数据中心供电方案主要包括不间断电源 UPS、高压直流 HVDC、巴拿马电源和固态变压器这四种类型。

这四种类型的供电方案，正是数据中心供电架构的基本演进路线。

即，传统UPS → ±400V / 800V HVDC →巴拿马电源 → SST固态变压器演进。

第一代：早期UPS架构依赖多级交直流转换，虽保障可靠性但受限于设备种类数量多、占地面积大、转换效率低等问题，逐步被市场所淘汰。

第二代：随后兴起的HVDC架构通过将市电整流为高压直流电，省去了UPS的逆变环节，全链路效率较UPS提高3%-5%，可降低数据中心0.1-0.2的PUE。

第三代：巴拿马架构进一步整合配电结构，通过将高压配电、移相变压器、整流模块等设备集于一体可大幅缩短供电链路，减少中间环节损耗，全链路效率较HVDC提高1%-3%，占地面积缩小40%-50%。

第四代：固态变压器则是数据中心绿色供电的前沿方案，基于SiC/GaN宽禁带器件实现高频变换，全链路效率较巴拿马架构提高，体积更小型化、能耗更低，或为AIDC终极供电方案和算电协同的核心底座。

图14AIDC供电架构的基本演进路线

资料来源：台达官方公众号，中恒电气官方公众号，知乎，Tech Insights，国信证券经济研究所整理

表5UPS、HVDC、巴拿马电源、SST对比表

资料来源：《数据中心巴拿马电源系统架构应用研究》、《数据中心800V直流供电技术白皮书（1.0）》、《巴拿马供电技术白皮书》、东北证券

图15AIDC供电架构的基本演进路线

资料来源：《数据中心巴拿马电源系统架构应用研究》、《数据中心800V直流供电技术白皮书（1.0）》、《巴拿马供电技术白皮书》、东北证券

纵观数据中心供电技术演进，始终围绕 “减少转换层级、提升系统效率、降低占地面积” 展开，从传统 UPS、HVDC到巴拿马电源均属渐进式优化，而固态变压器（SST）凭借全电力电子化架构，标志着该领域进入 “跨越式革命”。

从能效角度看，固态变压器（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%，较当前先进的巴拿马电源（ 97.5%）再提升 1 个百分点。根据测算，以一个 100MW 的系统为例，仅因效率提升每年即可节省电量高达 1200 万度，折合电费约 857 万元（按 0.7 元/度计算），其降本增效效益极其显著。

在设备集成与空间利用方面，固态变压器（SST）通过“硅进铜退”技术路径，实现供电链路的深度集成。其占地面积较传统 UPS 方案减少 50%以上，大幅提升数据中心得柜率；用铜量在变压器部分趋近于零，传输环节减少 2/3。同时，固态变压器（SST）输出直流母线与现有 UPS/HVDC 系统内部母线电压兼容，支持在不淘汰现有设备的前提下进行平滑改造与弹性扩容，有效保护客户既有投资，降低升级成本。其高度产品化和预制化的设计，使得部署周期可从传统 UPS 的数十天缩短至几天以内，为业务快速上线提供了保障。模块化与冗余设计也确保了系统具备极高的可靠性和弹性扩容能力。此外，固态变压器（SST）具备多端口接入与双向能量控制能力，可无缝整合光伏、储能等分布式能源，直接构建“源-网-荷-储”一体化供电生态。

2）AIDC 部署 SST 面临的技术壁垒

固态变压器存在三大技术难点，存在较高的技术壁垒。固态变压器技术难点体现在以下几方面：其一，SST 是电力电子装置和变压器原理相结合的产物，企业需要同时具备对于两者的深刻理解。其二，SST 是解决方案不是单一设备，是电网和服务器之间的唯一屏障，需要企业具备对电网特性和算力负载特性的深度理解。其三，SST 是中压（10-40kV）电力电子装置，与 UPS/HVDC 等低压装置存在较大差异。

3）市场规模测算

① 数据中心建设和 SST 渗透率驱动，SST 市场空间广阔。据 IEA 数据，2024 年全球数据中心新增装机量约 14GW，我们预计 2027 年新增装机量达到 32GW，SST 渗透率逐步提升，2027 年全球数据中心 SST 需求的价值量达到约 115 亿元。

表6全球数据中心SST需求价值量测算

资料来源：IEA，Materials industry, CDCC, ZOL，爱建证券研究所

② 数据中心场景 SST 市场空间预测。假设 2030 年全球新建 AIDC 为 100GW，SST 渗 

透率为 20%，按照全套 SST 价格 2.5 - 5 元/W 计算，对应 SST 整体市场空间有望达 

到 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。从区域来看，2024 年亚太地区占全球 SST 市场份额的 36.6%，是全球最大市场。而在亚太地区中，中国凭借着全球领先的SST 技术，将在未来占据重要收入份额

图16SST市场估值图17SST全球市场分布

资料来源：GrandnewResearch，东北证券

2030 年全球新增 AI 数据中心装机容量可达到 100 GW。美国 RAND 研究报告指出， 

全球 AI 数据中心的装机容量预计在 2027 年达到 68GW，在 2030 年达到 327GW； 

而美国能源部 DOE 资源充足性报告在区域层面估计到 2030 年数据中心将推动美国 

约 50 GW 的新增峰值容量。结合二者可中性预测 2030 年全球新增 AIDC 100GW， 

该数量级便于进行保守性市场规模测算。

2030 年预计 SST 渗透率可达 20%。采用 20% SST 渗透率作为中—高渗透情形，该比例在学术论文《Predictive Control-Based NADIR-Minimizing Algorithm for Solid-State Transformer》等多篇研究被广泛采用，用以评估 SST 使用对电网频率响应、充电基础设施和数据中心供电架构的影响，具有市场空间预测的合理性。

全套 SST 价格预计达到 2.5-5 元/W。根据文章《Solid-State Transformers: Fundamentals, Topologies, Applications, and Future Challenges》，传统 25 kVA, 7.2 kV–120/240 V 的变压器市场价格可达到1500 美元。苏黎世联邦理工大学研究表明，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。根据以上数据，可推算全套 SST 价格可达到 2.5-5/W。 

图18全球数据中心容量预测

资料来源：RAND、东北证券

③ 2026 年 SST 有望迎来试点项目落地，2030 年全球市场空间有望达 870 亿元。固态变压器重构 AIDC 供配电方式，具有占地少、效率高、用铜少、电源接入灵活等突出优势，有望成为终局供电方式。我们预计 2026 年国内外将迎来 SST 试点项目落地，2027 年北美市场有望启动规模化招标，2028-2030 年北美市场率先进入需求爆发期。我们预计，2030 年全球 AIDC 用固态变压器市场空间有望达到 873 亿元。

表72025～2030年全球AI数据中心HVDC+固态变压器市场空间测算（单位：亿元）

资料来源：政府招中标公告，中恒电气公司公告，西电电力电子官方公众号，维谛、英伟达官网，国信证券经济研究所预测及整理 注：仅考虑AI数据中心，不含传统数据中心

4）供需分析

北美 CSP 大厂高压直流供电架构推进迅速。北美大型互联网公司的自建数据中心正在推动±400V 或者 800VDC 的供电模式发展，Meta、微软、谷歌和亚马逊等公司已经联合供应商开发对应方案，并计划于 2026 年下半年实现应用。

缺电、工期等因素推动北美 AIDC 供电架构加速升级 SST。北美地区当前正面临 

电力容量紧张、人工成本高企及 AIDC 项目交付周期压缩等多重约束，而美国本土电网扩容周期普遍较长，平均并网周期超 4 年，因此大型 CSP 企业迫切推动更高转换效率、更高功率密度、更快配置速度的 SST 供电架构。

英伟达、谷歌已明确未来 SST 解决方案。英伟达 2025 年 10 月 14 日发布《800VDC 

Architecture for AI Infrastructure Whitepaper》，明确提出将固态变压器技术作为面向未来的解决方案，旨在实现从中压（例如 35kVAC）到 800VDC 的直接转换，无需传统低压（480 VAC）层并简化设施电源，效率达 98.5%以上。谷歌也在 OCP 2025 提出交流 34.5kV 输入，直流±750V 输出的 SST 供电方案。

图19谷歌±400VDC 供电架构方案

资料来源：谷歌，OCP，招商证券

图20谷歌数据中心SST供电方案

资料来源：谷歌，OCP，招商证券

图21英伟达数据中心架构演进

资料来源：《800VDC Architecture for AI Infrastructure Whitepaper》，招商证券

2、其他应用场景

SST 在国内绿电直供、柔性配网、电动汽车充电、轨道交通等场景已经有较多应用案例。

① 绿电直供：以 SST 为核心构建中压直流电网骨干网架，光伏与储能通过 SST实现全直流升压接入，融合光伏与储能系统，依托综合能量管理平台，实现直流直供制氢或电解等大型直流负荷，可摆脱对交流电网的依赖；

② 柔性配网：固态变压器凭借其多端口灵活接入、潮流精准可控及电能质量综合治理等显著优势，为构建柔性化、智能化的新型配电网架构提供了关键技术路径；

③ 电动汽车充电：基于电能路由器的直挂超充矩阵，电能路由器采用固态变压器技术替代传统变压器和变流设备，实现了全链条电力电子化，为用户提供极全、极简、极速、极效的“四极”充电体验。

④ 轨道交通：换流器将来自变电站的高压交流电转换成 DC±35kV，构建中压直流环网。在各个站点采用多端口 SST 将±35kV 直流电变换成 1500V 直流电作为车辆牵引供电，以及±375V 直流电为车站提供动力与照明电源。

国内进度领先企业已有多项SST 项目中标和投运：

① 四方股份：SST 解决方案已在多个直流配网项目中应用（1-5MW，10-35kV 交流/20-60kV 直流输入，240-800V 直流输出）；

② 为光能源：万国数据重庆水土数据中心 SST 直挂储能（2024 投运）。

SST 适配国内“算电协同”，获政策推广。基于 SST 的直流柔性供电技术具备快速功率调节与电压稳定能力，可有效平抑新能源波动；通过减少交直流转换层级并结合液冷技术，可进一步降低数据中心 PUE；提高供电电压等级后，还能够降低输电损耗、扩大能源与算力负荷部署半径，缓解 “源-算”空间约束。此外，AI 算力集群高功耗趋势下，直流架构能够更好适配高密度供电需求，并提升新能源利用效率。

国内 AIDC 同样具备 SST 推广前景。与海外 AIDC 主动升级供电架构不同，国内更偏向于政策牵引、电力约束、工程降本三重驱动，其产业化节奏预计略慢于海外，但随着 SST 产业化降本，预计也会拉动国内的渗透率。

图22基于SST的绿电直供系统架构 图23 基于SST的柔性配网架构

资料来源：为光能源，招商证券

图24电动汽车充电SST直挂解决方案架构图25 轨道交通SST智慧柔直供配电架构

资料来源：为光能源，招商证券

四、相关标的

1、上游企业

1）功率半导体

① 天岳先进：全球导电型碳化硅衬底市场占有率达27.6%，超越Wolfspeed，首次登顶全球第一。其中，8英寸碳化硅衬底市占率高达51.3%，6英寸市占率27.5%，均位居全球首位，率先实现12英寸衬底量产。

② 三安光电：国内唯一实现碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）等化合物半导体材料从衬底制备、外延生长到芯片制造全产业链布局的企业，三安光电在第三代半导体领域具有显著优势，是国内化合物半导体领域的“国家队”代表。

③ 斯达半导：国内最早专注于车规级IGBT模块研发和量产的企业之一，其IGBT模块广泛应用于新能源汽车电机控制器、车载空调、充电桩等核心部件。

2）高频覆铜板

① 生益科技：全球第二大刚性覆铜板（CCL）供应商，2024年全球市占率约13.7%，仅次于日本三菱化学，连续多年稳居全球第二。

3）磁性材料

① 云路股份：云路股份在非晶合金薄带及制品领域占据全球市场份额超40%，国内市场占有率超过50%，是全球最大的非晶合金材料供应商。

② 安泰科技：是全球最大的高端纳米晶带材制造商，其非晶/纳米晶材料在配电变压器、电感元件、消费电子等领域应用广泛，市场占有率位居国内前列。

③ 可立克：磁性元件行业、AI服务器电源磁性元件领域以及固态变压器高频变压器领域的龙头

④ 天通股份：国内软磁材料行业的龙头企业，产品包括锰锌铁氧体、镍锌铁氧体等，广泛应用于通信、汽车电子、新能源等领域，国内新能源汽车、数据中心市场占有率居前列，全球市占率约15%，位居全球第二。

⑤ 京泉华 ：磁性元器件、电源及特种变压器的研发、生产与销售，在磁性元器件领域具有显著的技术优势、市场份额和品牌影响力。

2、中游企业：模块&整机制造商

① 中国西电：全球少数具备±1100kV特高压交直流全套设备供应能力的企业，覆盖变压器、GIS开关、换流阀、电抗器等核心一次设备，是国内唯一能提供“一站式”特高压设备供货的企业，参与国内所有特高压交直流工程，市占率稳居前列。

② 四方股份：在固态变压器（SST）领域，四方股份是国内技术领先、量产能力最强的企业。公司主导了《数据中心固态变压器技术规范》等行业标准制定，其SST产品效率达98.5%-99%，可实现10kV中压交流电直接转换为800V直流电。

③ 金盘科技：固态变压器（SST）领域处于国内第一梯队，其全SiC固态变压器技术效率达98.5%，体积较传统变压器缩小60%-90%，可适配英伟达等高端AI芯片的800V高压直流架构，已进入谷歌、英伟达等海外大厂的技术路线与测试清单，是下一代AI数据中心供电技术的引领者。

④ 新特电气：公司与维谛技术（800V高压直流（HVDC）电源龙头）合作研发SST产品，已通过华为、阿里等客户测试，处于产业化落地前夜。SST技术可提升电能转换效率至98%以上，适配AI数据中心对高效、高密度供电的需求。

⑤ 伊戈尔：是新能源变压器、数据中心变压器细分领域以及高频变压器及磁性元器件领域的龙头企业。

⑥ 良信股份：公司在固态断路器等关键技术领域实现重要突破，智算 800V 直流系统固态断路器产品获 2025 年度中国 IDC 产业创新技术产品奖。

⑦ 禾望电气：公司是风电变流器、大功率电力电子及AI数据中心电源领域的龙头企业，参与的“20MW 级大变比固态变压器及±35kV 高压直流输配电成套系统”落地甘肃。

3、下游企业

1）数据中心

① 科华数据：是高端UPS电源、微模块数据中心、储能PCS及算电协同领域的多重龙头，凭借技术实力、产业链整合能力和市场布局，在数字经济与能源革命双重浪潮中占据重要地位。

② 阳光电源：光储充一体化能量路由器，与英伟达合作开发800VHVDC。

2）智能电网&新能源

① 科陆电子：智能电表、储能、虚拟电厂等领域的综合型龙头，凭借技术实力、产业链布局和市场覆盖。

② 国电南瑞：是电网二次设备领域的绝对龙头，也是新型电力系统建设中的核心技术和系统集成提供商。

③ 双杰电气：输配电设备细分领域、新能源综合能源服务领域以及AI算力基建配电设备领域的多维度龙头，兼具技术壁垒、订单优势与成长弹性。

④ 白云电器：为光能源是国内实现 SST 全场景商业化量产落地的领先企业，其控股股东为白云电气集团。

参考资料来源：算力冷时代圈、慧博资讯、Aiden的硬科技行研、光储电圈、为光能源、招商证券、《800VDC Architecture for AI Infrastructure Whitepaper》、谷歌、OCP、政府招中标公告、中恒电气公司公告、西电电力电子官方公众号、维谛、英伟达官网、国信证券、GrandnewResearch、东北证券、爱建证券、兴业证券、新浪财经、alpha派