效率↑至99%，固態變壓器商業化拐點在哪？

2025年10月，英偉達發布800V DC供電架構白皮書，明確提出未來AI數據中心，800V DC將成為AI工廠的標準化供電架構，而SST（固態變壓器）則是其終極技術形態。

這一判斷并非單純的技術前瞻，而是基于算力規模持續放大、電源鏈路不斷拉長背景下，對效率、功率密度和系統可擴展性的綜合考量。

幾乎在同一時間，產業側的實踐也開始給出回應。11月，臺達電子對外披露，其固態變壓器已在美團數據中心實現應用，并采用碳化硅器件作為核心功率器件。這一案例也意味著，固態變壓器已經開始進入真實負載、真實場景下的運行體系。

從架構提出者到電源設備供應商，英偉達與臺達電子分別站在系統設計與工程落地的不同位置，卻指向了同一個方向：

在高功率、高密度、直流化趨勢愈發明確的供電體系中，SST有望成為最優技術路線。

以下內容我們就聚焦SST固態變壓器，專訪了中國電源學會專業委員會委員、 日本Magroots科技株式會社CEO 邵革良、京泉華副總經理張文舉、大忠電子技術總監李成等三位行業從業者，從磁性元器件行業角度解讀：

當前SST固態變壓器行業概括如何？有著怎樣的市場現狀？在技術發展層面，有哪些優勢與限制因素？以及從產業鏈角度，當前布局SST固態變壓器的相關企業發展情況如何？

臺達攜手美團、秦淮數據和東陽光（東陽光已收購秦淮數據中國區業務）聯合宣布算力中心 SST 智能直流供電商業化方案正式全球首發 圖/臺達電子官網

01 固態變壓器并非適用所有場景，
AI數據中心最接近現實落地場景

在相當長一段時間里，電力系統中的變壓器幾乎等同于“成熟、穩定、低變化率”的代名詞。以硅鋼片為核心材料、以工頻電磁變換為基本原理的傳統變壓器，構成了現代電網和用電體系最基礎、也最穩固的底座。

正因如此，當固態變壓器這一概念再次被頻繁提及時，行業內部的第一反應往往并不是“顛覆”，而是審慎與懷疑：在一個對安全性和可靠性高度敏感的領域，為什么要引入一套結構更復雜、成本更高、驗證周期更長的方案?

理解固態變壓器的應用邏輯，首先要明確一點——它并不是在所有場景下都“更好”，而是只在特定供電架構和負載形態下，才顯現出其存在價值。

據大忠電子技術總監李成介紹，目前主要的應用場景有AI數據中心、超充站、新能源中壓直掛并網、智能電網與微網、軌道交通等。

AI數據中心典型的功率范圍大約在1MW~5MW，超充站單樁功率范圍大約在300~600KW，新能源中壓直掛功率范圍大約在100KW~5MW，智能電網與微網的功率范圍大約在50KW~5MW，軌道交通的功率范圍大約在50KW~2MW。

目而前被反復討論、也最接近現實落地的場景，集中在數據中心領域，尤其是面向人工智能和高性能計算的新型數據中心。

數據中心單機柜容量呈增大趨勢，從10kW提升至百千瓦甚至兆瓦級，這對傳統配電架構提出挑戰。

在邵革良看來，這類數據中心通常采用800V直流母線，并需要與儲能系統深度耦合。相比“中壓交流—工頻變壓—整流”的傳統方案，固態變壓器可以實現從中壓交流到直流的高效直變，減少中間能量損耗，更適合大功率、高密度供電。

其次，在儲能系統中，例如電網側的大型儲能設施，固態變壓器可用于實現更靈活、高效的能源轉換與管理，幫助提升電網的穩定性和調節能力。

此外，在軌道交通方面，高鐵的輔助供電系統（輔變）已經采用了類似固態變壓器替代傳統的中壓工頻變壓器，以提升效率、減小體積與重量。

從更長遠的角度看，固態變壓器的另一個重要應用方向是替代現有配電網中的部分中低壓工頻變壓器，以適應和助力電力應用的多樣化。

例如，針對當前的在居民區或商業樓宇中，目前普遍通過工頻變壓器將10千伏電壓降至380伏交流電，再供用戶使用，未來如果終端用電設備越來越多地直接使用800V或更高電壓的直流電（如電動汽車充電、數據中心、光伏儲能系統等），固態變壓器可從中壓交流直接轉換為所需的直流電壓，減少交流轉換環節，提高能效和供電靈活性。

02 為什么是現在？固態變壓器被重新討論的底層原因

從技術路徑上看，固態變壓器并非一項全新的發明。其核心思想是用高頻電力電子變換，替代傳統的工頻電磁變換，從而實現更緊湊、更可控的電能轉換。但在電力系統這一高度保守的領域，“技術可行”與“工程可用”之間，往往隔著極長的驗證周期。

邵革良直言，在可靠性、效率和成本三個核心指標上，固態變壓器目前仍難以與結構簡單、價格低廉、壽命長達數十年的傳統硅鋼片工頻變壓器正面競爭。這也是為什么，在絕大多數常規應用場景中，工頻變壓器依然是不可替代的選擇。

但與此同時，行業內對固態變壓器的投入并未停止，其背后并不完全是短期經濟性的考量。一方面，若未來銅、硅鋼等原材料價格出現顯著上漲，或高頻功率器件在效率和成本上取得突破，固態變壓器的性價比曲線將隨之發生變化;另一方面，更重要的驅動力來自產業鏈結構本身。

在數據中心領域，當前主流方案仍高度依賴外購的大型工頻變壓器，其金額往往占據前端系統投資的重要比例。邵革良指出，如果電源企業能夠通過自研固態變壓器，將這一關鍵環節整合進自身系統級產品中，本質上是把原本分散在外部的價值鏈“收回”到企業內部。

這種“把變壓器做成電源”的商業邏輯，使固態變壓器在短期內即便難以形成規模化利潤，仍然具備明確的戰略價值。也正是在頭部企業的示范效應下，固態變壓器逐漸成為一種“未來方向”的標簽，影響著行業技術布局乃至資本市場的預期。

需要強調的是，這種布局更多是一種防御性選擇——在潛在的技術變革來臨之前，避免自己處于被動位置，而非押注短期替代。

03 市場方興未艾，磁性元器件產業鏈布局逐漸明朗

從技術本質看，固態變壓器并未削弱磁性元器件行業的核心地位。高頻變壓器、電感等磁性元器件，依然是其實現能量隔離與能量變換的關鍵部件。

固態變壓器通過高頻化實現小型化和柔性調控，典型工作頻率集中在20kHz～150kHz，這一變化對磁性元器件性能提出了遠高于傳統工頻變壓器的要求：功率密度需達到傳統方案的5～10倍，整機效率要求普遍在98.5%甚至99%以上。

臺達 SST 智能直流供電系統以最高98.5%的效率,占地面積減少50%以上

圖/臺達電子官網

張文舉指出，對于磁性元器件行業而言，固態變壓器中最核心的部件是中壓中頻隔離變壓器。其一次側為中壓輸入，電壓范圍約在10kV～110kV，二次側為低壓直流輸出，對磁性元器件的可靠性提出了極高要求。

相關技術難點主要集中在長期可靠性、功率密度提升以及散熱管理等方面。相較于傳統工頻、低壓輸入、直流輸出的電源方案，固態變壓器的電壓等級更高、結構更復雜，系統設計難度顯著提升。

在應對高頻、高功率需求的過程中，磁性元器件行業尚未形成統一的技術路線，而是圍繞磁性元器件的設計方法、結構形態及材料選用展開多路徑探索。

目前磁性元器件行業的核心挑戰主要體現在兩方面：一是成本仍然偏高，二是對產品可靠性的要求極為嚴苛。成本問題有望隨著應用放量和規模化制造逐步緩解，但可靠性仍是難以回避的核心難題。由于產品尚未完整經歷全生命周期驗證，其長期運行狀態下的性能穩定性仍存在不確定性。

從系統層面看，固態變壓器的設計與半導體器件高度耦合。通常前級以功率半導體為核心，后級通過DAB、LLC等拓撲結構實現電氣隔離，前端多采用多級串聯的C橋結構。這種系統架構進一步放大了磁性元器件在整體性能中的影響權重。

從設計思路上看，固態變壓器中的磁性元器件與服務器電源、充電樁等應用具有較強的技術延續性，最大的變化在于輸入電壓等級由低壓（如380V）躍升至中高壓（如10kV、35kV）。因此，對于具備高頻功率磁性元器件技術積累的企業而言，這更像是一種自然的業務延伸，而非完全陌生的新領域。

在這一明確的技術趨勢與潛在市場空間下，國內多家磁性元器件行業企業已提前布局相關研發。

以大忠電子為例，其更傾向于以集成磁技術為核心，結合平面化結構與PCB繞組的復合技術路線。在磁芯材料選擇上，則需根據具體應用場景的功率等級、工作頻率及成本敏感度，在納米晶與鐵氧體之間進行精細化權衡。

在產業化進展方面，京泉華的固態變壓器已在數據中心和超充等應用場景實現小批量出貨，功率范圍約為1～2MW。公司自2021年啟動相關項目，經過數年的加速老化和可靠性驗證后，逐步進入量產階段。

但從整體行業看，固態變壓器仍處于初步應用階段，大規模商業化出貨尚未真正展開。在磁性材料選型上，各家企業路徑不一，但基本都圍繞現有可獲得材料，在性能、成本與可靠性之間進行優化取舍。

從產品實現層面看，制造出功能可用的高頻變壓器單元，已逐漸成為行業的共識能力。當前技術路線和材料選擇也相對清晰，主要集中在高導磁率鐵氧體與納米晶（或非晶）材料之間的權衡。在10～20kHz頻率區間，納米晶材料更具優勢；而在20～100kHz的更高頻段，鐵氧體材料的綜合表現更為突出。

具體而言，納米晶材料飽和磁密高，在中低頻段損耗優勢明顯，溫度穩定性較好，但成本偏高、加工難度大、成型形狀受限；鐵氧體材料在高頻段損耗更低，可加工性強、適合批量成型，成本優勢明顯，但飽和磁密較低、溫度穩定性相對不足。

因此，磁性元器件行業中也逐漸出現通過多參數協同優化設計復合磁路磁芯的方案，例如采用納米晶與鐵氧體組合，以兼顧高飽和磁密與低高頻損耗。

目前，磁性元器件行業競爭的重點已從實現基本功能，轉向在高頻損耗控制、繞組設計、熱管理及多參數協同優化等方面的綜合性能提升。

許多企業面臨的共同挑戰是：如何在一臺50KVA的樣機上，將其重量從十幾公斤顯著降低，同時平衡小型化、輕量化與成本控制之間的關系。因為磁性元器件的體積和重量直接關系到固態變壓器的總成本與空間占用，是其能否實現商業化推廣的關鍵之一。

04 磁性元器件真正的門檻：從電子走向電力系統

盡管在磁芯選型和電磁設計上路徑明確，但固態變壓器磁性元器件面臨的最嚴峻挑戰和核心瓶頸，并非磁性材料本身，而是高壓絕緣及與之相關的系統性安全問題。這才是構建行業新壁壘的關鍵所在。固態變壓器需直接連接10~35kV的中壓交流電網，這使其設計制造范疇從熟悉的電子電源領域，跨入了傳統電力系統的專業領域。其核心難點集中體現在：

因此，磁性元器件行業的競爭態勢正在發生深刻變化。它正從單純的磁性元器件電性能優化，轉向一場融合了高頻功率變換、高壓絕緣技術、電力系統知識以及極致工程成本控制的綜合性挑戰。一些頭部企業（如數據中心電源廠商）積極推動，旨在通過集成化的固態變壓器方案取代外購的傳統工頻變壓器，實現價值鏈內部化。這一趨勢也驅動了整個磁性元器件行業加緊研發，以免在可能的技術變革中掉隊。

總結而言，固態變壓器為磁性元器件行業既帶來了延續性的市場需求，也提出了革命性的技術挑戰。能否跨越“高壓絕緣”這座大山，融合電力系統知識，將成為磁性元器件行業企業能否在此新興賽道中脫穎而出的分水嶺。

05 前景判斷：固態變壓器方向確定，但節奏仍需耐心

固態變壓器代表了電能變換的一個重要技術方向，盡管目前其成本、可靠性與成熟度仍無法與傳統硅鋼片工頻變壓器相比，但在行業頭部企業的推動下，它正沿著明確的技術與商業路徑發展。

其真正的挑戰和未來的技術突破點，將主要集中于高頻高壓下的絕緣技術。由于需直接連接10千伏乃至更高電壓的中壓電網，磁性元器件必須在極高的電場強度下穩定工作，消弱高頻局部放電的不良影響。

這不僅涉及絕緣材料本身的選擇與評估，更牽涉到絕緣結構設計、失效機理研究以及長期可靠性驗證。這一領域橫跨了傳統電力系統和電力電子行業，是亟待深入探索的交叉地帶，目前應尚未形成成熟的標準體系。

從商業邏輯審視，固態變壓器的興起有其內在動力。若能用集成化的固態變壓器方案替代大金額的外購大型工頻變壓器，電源企業便能將整個價值鏈內部化，創造更高的產品附加值。這種“將變壓器變為電源”的商業模式，本質上是通過技術迭代創造新的市場需求，因此吸引了眾多電源及磁性元器件行業企業積極布局，甚至將其視為磁性元器件行業企業技術實力的象征與獲得資本關注的重要標簽。

展望未來，固態變壓器產品因其符合電力電子技術的發展趨勢和背后強烈的商業動機需求，固態變壓器本身及其相關的磁性元器件行業的前景是明確的。然而，其規模化落地仍需一定的時間，預計在未來數年內難以形成巨大的產業規模。

這主要是因為當前磁性元器件在成本、可靠性，尤其是涉及電力系統安全的高壓絕緣驗證方面，仍需一個較長的試錯、改進與系統技術完善的過程。

但可以預見，隨著在數據中心、儲能等前沿領域的持續探索與應用積累，一旦在高壓絕緣等核心技術上取得關鍵突破并建立可靠供應鏈，固態變壓器有望開啟一個全新的市場空間。

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