大多数数据中心外部仍使用交流电（AC）配电，但在最新的高密度GPU数据中心设计中，高压直流电（HVDC）正在逐步取得优势。将关键转换环节从交流切换至直流，可以缩小设备占地面积和重量、提升效率与可控性，并简化太阳能与储能电池的接入方式。正因如此，固态变压器（SST）正成为高密度AI设施HVDC架构方案的核心组件。
"固态变压器的引入，可以作为更高电压的基础平台，加速从交流向直流的转型。"福途远景资本合伙人、Omdia前全球数据中心基础设施研究负责人王申（Shen Wang）表示。
固态变压器是什么
固态变压器是一种基于电力电子技术的系统，能够对电网交流电进行调理和转换，输出直流电。与传统低频铁芯变压器不同，固态变压器采用高频磁性元件（铁芯体积更小）和半导体开关器件组合。它可以将直流电直接馈入数据中心，或在站点仍为交流供电的情况下转换回交流。除体积更小、重量更轻之外，固态变压器还支持双向潮流，便于接入现场太阳能和储能系统。它还能对输入电能进行净化和调理——滤除电气噪声、抑制电压和电流波动——同时针对不同负载灵活调节电压。大多数设计通过高频变压器级实现电气隔离，并集成了完善的保护与控制功能。
碳化硅为何关键
碳化硅（SiC）半导体能够承受更高电压和温度，开关速度也快于硅器件，在高功率场景下可显著降低损耗。在固态变压器应用中，这意味着更高效率、更紧凑的外形，以及相比传统大型变压器更短的交货周期——传统变压器的交货期往往长达数年。
中压直接转800V直流以支持AI负载
固态变压器通常接入中压交流配电系统（例如15千伏或35千伏），转换输出800V直流母线，用于设施内部配电。许多平台支持双向传输，可实现并网售电或从电网取电。随着AI数据中心对电压瞬变问题的关注度不断提升，双向功能和快速动态响应正成为日益重要的设计要求。在许多部署方案中，800V直流母线会在机架或托板层面进一步转换为48V，对接现代AI服务器机箱的供电架构。
"电力传输已成为性能瓶颈……推动了向800V直流配电的转型，同时芯片（碳化硅）和控制软件也终于成熟到足以在所需可靠性和规模下实现这种中压到直流转换的水平。"台达微电网解决方案产品与技术副总裁Waqas Arshad表示。台达是固态变压器及其他电源和热管理系统的制造商。
台达方面表示，其固态变压器平台可将中压交流（6.6至35千伏）直接转换为800V直流，效率最高达98.5%。该平台是在开放计算项目（OCP）推进过程中与英伟达800V直流规范协同开发的，并在2025年OCP峰会上进行了演示。台达报告称已有数十套设备在亚洲投入使用，美国客户试点项目也正在推进中。
谁应该部署固态变压器
尽管固态变压器目前仍处于早期部署阶段，业界许多人士认为它是推动AI发展的必要基础——涵盖提升机架功率密度、改善能源管理和系统韧性等多个维度。
电气基础设施及固态变压器供应商Alderbuck Energy首席执行官Rick Sander建议在新建设施和AI改造项目中采用固态变压器。该公司的Nexus Power Unit被定位为一个软件定义平台，以中压到高压直流的直接转换方案，替代传统变压器、整流器、逆变器等多件设备，从而缩小占地、缩短安装周期、减少能量损耗。其PowerVectorAI软件可实时管理公用电网、储能电池、可再生能源与负载之间的能量流动，借助AI优化运行性能并在故障发生前提前预警。Alderbuck正在加州大学圣地亚哥分校超级计算中心开展技术试点。
Sander同时指出，若无GPU升级计划，固态变压器未必是必需之选。他预计到2028年，大多数新建数据中心将采用固态变压器，并预测到2035年，大多数数据中心将完全依赖固态变压器供电。
风险、权衡与替代方案
并非所有人都认同当前就部署固态中压到直流骨干网络的方案。电力转换系统制造商SPOC Energy电力系统负责人Clayton Gibbons认为，固态变压器技术在成熟度和供应链深度方面仍不足以支撑大规模推广。作为实现800V直流的替代路径，他提倡采用变压器加整流器的组合方案，他表示该方案从电网到机架的效率可达约97.3%，同时能够沿用现有中压变压器供应链，并提供智能化、快速响应的电力电子控制能力。这一思路旨在让运营商在不押注全新电子平台的前提下，今天就能享受到直流配电的优势。
日立能源同样持审慎态度。日立能源发言人Vishak Gopinath表示，在34.5千伏电压等级下保持紧凑设计，会带来显著的设计和制造挑战。紧凑型固态变压器对绝缘系统和制造质量有极高要求，以确保20年的设计使用寿命。日立能源持续在固态变压器各关键模块上加大投入，涵盖中压变流器、变压器设计与制造、中压碳化硅半导体以及低压变流器产品。总体而言，该技术正在持续演进，但尚未完全成熟到适用于所有应用场景。
分阶段推进800V直流部署
传统交流系统不会在一夜之间消失。王申预计，未来一两年内，超大规模云服务商将率先推动从交流原生架构向400V直流、再向800V直流配置的分阶段演进。短期内，可以预见更多HVDC原型和少量初期部署方案的发布与测试。
"固态变压器的规模化部署预计将在2027年前后更为普遍，尤其集中在超大规模云服务商和云服务提供商群体中。"王申表示。
Q&A
Q1：固态变压器和传统变压器有什么区别？
A：固态变压器采用高频磁性元件和半导体开关器件，体积更小、重量更轻，支持双向潮流，还能净化电能、过滤噪声、抑制电压波动，并可灵活调节输出电压。传统变压器使用低频铁芯，体积大、交货周期长（有时需要数年），功能相对单一。固态变压器还能方便地接入太阳能和储能电池，是AI数据中心高密度供电场景的理想选择。
Q2：固态变压器现在成熟了吗？可以大规模部署吗？
A：目前仍处于早期部署阶段，技术尚未完全成熟。日立能源等企业指出，在高电压下保持紧凑设计存在较大的工程挑战，对绝缘和制造质量要求极高。部分业内人士建议采用变压器加整流器的过渡方案。行业普遍预计固态变压器的规模化部署将在2027年前后在超大规模云服务商中率先展开，到2028年成为新建数据中心的主流选择。
Q3：碳化硅半导体在固态变压器中起什么作用？
A：碳化硅（SiC）半导体是固态变压器的核心器件，相比传统硅器件，它能承受更高电压和温度，开关速度更快，在高功率场景下损耗更低。正是碳化硅技术的成熟，使得中压交流到800V直流的大规模、高可靠转换成为现实，推动了AI数据中心向高压直流配电架构的演进。