效率↑至99%，固态变压器商业化拐点在哪？

2025年10月，英伟达发布800V DC供电架构白皮书，明确提出未来AI数据中心，800V DC将成为AI工厂的标准化供电架构，而SST（固态变压器）则是其终极技术形态。

这一判断并非单纯的技术前瞻，而是基于算力规模持续放大、电源链路不断拉长背景下，对效率、功率密度和系统可扩展性的综合考量。

几乎在同一时间，产业侧的实践也开始给出回应。11月，台达电子对外披露，其固态变压器已在美团数据中心实现应用，并采用碳化硅器件作为核心功率器件。这一案例也意味着，固态变压器已经开始进入真实负载、真实场景下的运行体系。

从架构提出者到电源设备供应商，英伟达与台达电子分别站在系统设计与工程落地的不同位置，却指向了同一个方向：

在高功率、高密度、直流化趋势愈发明确的供电体系中，SST有望成为最优技术路线。

以下内容我们就聚焦SST固态变压器，专访了中国电源学会专业委员会委员、 日本Magroots科技株式会社CEO 邵革良、京泉华副总经理张文举、大忠电子技术总监李成等三位行业从业者，从磁性元器件行业角度解读：

当前SST固态变压器行业概括如何？有着怎样的市场现状？在技术发展层面，有哪些优势与限制因素？以及从产业链角度，当前布局SST固态变压器的相关企业发展情况如何？

台达携手美团、秦淮数据和东阳光（东阳光已收购秦淮数据中国区业务）联合宣布算力中心 SST 智能直流供电商业化方案正式全球首发 图/台达电子官网

01 固态变压器并非适用所有场景，
AI数据中心最接近现实落地场景

在相当长一段时间里，电力系统中的变压器几乎等同于“成熟、稳定、低变化率”的代名词。以硅钢片为核心材料、以工频电磁变换为基本原理的传统变压器，构成了现代电网和用电体系最基础、也最稳固的底座。

正因如此，当固态变压器这一概念再次被频繁提及时，行业内部的第一反应往往并不是“颠覆”，而是审慎与怀疑：在一个对安全性和可靠性高度敏感的领域，为什么要引入一套结构更复杂、成本更高、验证周期更长的方案?

理解固态变压器的应用逻辑，首先要明确一点——它并不是在所有场景下都“更好”，而是只在特定供电架构和负载形态下，才显现出其存在价值。

据大忠电子技术总监李成介绍，目前主要的应用场景有AI数据中心、超充站、新能源中压直挂并网、智能电网与微网、轨道交通等。

AI数据中心典型的功率范围大约在1MW~5MW，超充站单桩功率范围大约在300~600KW，新能源中压直挂功率范围大约在100KW~5MW，智能电网与微网的功率范围大约在50KW~5MW，轨道交通的功率范围大约在50KW~2MW。

目而前被反复讨论、也最接近现实落地的场景，集中在数据中心领域，尤其是面向人工智能和高性能计算的新型数据中心。

数据中心单机柜容量呈增大趋势，从10kW提升至百千瓦甚至兆瓦级，这对传统配电架构提出挑战。

在邵革良看来，这类数据中心通常采用800V直流母线，并需要与储能系统深度耦合。相比“中压交流—工频变压—整流”的传统方案，固态变压器可以实现从中压交流到直流的高效直变，减少中间能量损耗，更适合大功率、高密度供电。

其次，在储能系统中，例如电网侧的大型储能设施，固态变压器可用于实现更灵活、高效的能源转换与管理，帮助提升电网的稳定性和调节能力。

此外，在轨道交通方面，高铁的辅助供电系统（辅变）已经采用了类似固态变压器替代传统的中压工频变压器，以提升效率、减小体积与重量。

从更长远的角度看，固态变压器的另一个重要应用方向是替代现有配电网中的部分中低压工频变压器，以适应和助力电力应用的多样化。

例如，针对当前的在居民区或商业楼宇中，目前普遍通过工频变压器将10千伏电压降至380伏交流电，再供用户使用，未来如果终端用电设备越来越多地直接使用800V或更高电压的直流电（如电动汽车充电、数据中心、光伏储能系统等），固态变压器可从中压交流直接转换为所需的直流电压，减少交流转换环节，提高能效和供电灵活性。

02 为什么是现在？固态变压器被重新讨论的底层原因

从技术路径上看，固态变压器并非一项全新的发明。其核心思想是用高频电力电子变换，替代传统的工频电磁变换，从而实现更紧凑、更可控的电能转换。但在电力系统这一高度保守的领域，“技术可行”与“工程可用”之间，往往隔着极长的验证周期。

邵革良直言，在可靠性、效率和成本三个核心指标上，固态变压器目前仍难以与结构简单、价格低廉、寿命长达数十年的传统硅钢片工频变压器正面竞争。这也是为什么，在绝大多数常规应用场景中，工频变压器依然是不可替代的选择。

但与此同时，行业内对固态变压器的投入并未停止，其背后并不完全是短期经济性的考量。一方面，若未来铜、硅钢等原材料价格出现显著上涨，或高频功率器件在效率和成本上取得突破，固态变压器的性价比曲线将随之发生变化;另一方面，更重要的驱动力来自产业链结构本身。

在数据中心领域，当前主流方案仍高度依赖外购的大型工频变压器，其金额往往占据前端系统投资的重要比例。邵革良指出，如果电源企业能够通过自研固态变压器，将这一关键环节整合进自身系统级产品中，本质上是把原本分散在外部的价值链“收回”到企业内部。

这种“把变压器做成电源”的商业逻辑，使固态变压器在短期内即便难以形成规模化利润，仍然具备明确的战略价值。也正是在头部企业的示范效应下，固态变压器逐渐成为一种“未来方向”的标签，影响着行业技术布局乃至资本市场的预期。

需要强调的是，这种布局更多是一种防御性选择——在潜在的技术变革来临之前，避免自己处于被动位置，而非押注短期替代。

03 市场方兴未艾，磁性元器件产业链布局逐渐明朗

从技术本质看，固态变压器并未削弱磁性元器件行业的核心地位。高频变压器、电感等磁性元器件，依然是其实现能量隔离与能量变换的关键部件。

固态变压器通过高频化实现小型化和柔性调控，典型工作频率集中在20kHz～150kHz，这一变化对磁性元器件性能提出了远高于传统工频变压器的要求：功率密度需达到传统方案的5～10倍，整机效率要求普遍在98.5%甚至99%以上。

台达 SST 智能直流供电系统以最高98.5%的效率,占地面积减少50%以上

图/台达电子官网

张文举指出，对于磁性元器件行业而言，固态变压器中最核心的部件是中压中频隔离变压器。其一次侧为中压输入，电压范围约在10kV～110kV，二次侧为低压直流输出，对磁性元器件的可靠性提出了极高要求。

相关技术难点主要集中在长期可靠性、功率密度提升以及散热管理等方面。相较于传统工频、低压输入、直流输出的电源方案，固态变压器的电压等级更高、结构更复杂，系统设计难度显著提升。

在应对高频、高功率需求的过程中，磁性元器件行业尚未形成统一的技术路线，而是围绕磁性元器件的设计方法、结构形态及材料选用展开多路径探索。

目前磁性元器件行业的核心挑战主要体现在两方面：一是成本仍然偏高，二是对产品可靠性的要求极为严苛。成本问题有望随着应用放量和规模化制造逐步缓解，但可靠性仍是难以回避的核心难题。由于产品尚未完整经历全生命周期验证，其长期运行状态下的性能稳定性仍存在不确定性。

从系统层面看，固态变压器的设计与半导体器件高度耦合。通常前级以功率半导体为核心，后级通过DAB、LLC等拓扑结构实现电气隔离，前端多采用多级串联的C桥结构。这种系统架构进一步放大了磁性元器件在整体性能中的影响权重。

从设计思路上看，固态变压器中的磁性元器件与服务器电源、充电桩等应用具有较强的技术延续性，最大的变化在于输入电压等级由低压（如380V）跃升至中高压（如10kV、35kV）。因此，对于具备高频功率磁性元器件技术积累的企业而言，这更像是一种自然的业务延伸，而非完全陌生的新领域。

在这一明确的技术趋势与潜在市场空间下，国内多家磁性元器件行业企业已提前布局相关研发。

以大忠电子为例，其更倾向于以集成磁技术为核心，结合平面化结构与PCB绕组的复合技术路线。在磁芯材料选择上，则需根据具体应用场景的功率等级、工作频率及成本敏感度，在纳米晶与铁氧体之间进行精细化权衡。

在产业化进展方面，京泉华的固态变压器已在数据中心和超充等应用场景实现小批量出货，功率范围约为1～2MW。公司自2021年启动相关项目，经过数年的加速老化和可靠性验证后，逐步进入量产阶段。

但从整体行业看，固态变压器仍处于初步应用阶段，大规模商业化出货尚未真正展开。在磁性材料选型上，各家企业路径不一，但基本都围绕现有可获得材料，在性能、成本与可靠性之间进行优化取舍。

从产品实现层面看，制造出功能可用的高频变压器单元，已逐渐成为行业的共识能力。当前技术路线和材料选择也相对清晰，主要集中在高导磁率铁氧体与纳米晶（或非晶）材料之间的权衡。在10～20kHz频率区间，纳米晶材料更具优势；而在20～100kHz的更高频段，铁氧体材料的综合表现更为突出。

具体而言，纳米晶材料饱和磁密高，在中低频段损耗优势明显，温度稳定性较好，但成本偏高、加工难度大、成型形状受限；铁氧体材料在高频段损耗更低，可加工性强、适合批量成型，成本优势明显，但饱和磁密较低、温度稳定性相对不足。

因此，磁性元器件行业中也逐渐出现通过多参数协同优化设计复合磁路磁芯的方案，例如采用纳米晶与铁氧体组合，以兼顾高饱和磁密与低高频损耗。

目前，磁性元器件行业竞争的重点已从实现基本功能，转向在高频损耗控制、绕组设计、热管理及多参数协同优化等方面的综合性能提升。

许多企业面临的共同挑战是：如何在一台50KVA的样机上，将其重量从十几公斤显著降低，同时平衡小型化、轻量化与成本控制之间的关系。因为磁性元器件的体积和重量直接关系到固态变压器的总成本与空间占用，是其能否实现商业化推广的关键之一。

04 磁性元器件真正的门槛：从电子走向电力系统

尽管在磁芯选型和电磁设计上路径明确，但固态变压器磁性元器件面临的最严峻挑战和核心瓶颈，并非磁性材料本身，而是高压绝缘及与之相关的系统性安全问题。这才是构建行业新壁垒的关键所在。固态变压器需直接连接10~35kV的中压交流电网，这使其设计制造范畴从熟悉的电子电源领域，跨入了传统电力系统的专业领域。其核心难点集中体现在：

因此，磁性元器件行业的竞争态势正在发生深刻变化。它正从单纯的磁性元器件电性能优化，转向一场融合了高频功率变换、高压绝缘技术、电力系统知识以及极致工程成本控制的综合性挑战。一些头部企业（如数据中心电源厂商）积极推动，旨在通过集成化的固态变压器方案取代外购的传统工频变压器，实现价值链内部化。这一趋势也驱动了整个磁性元器件行业加紧研发，以免在可能的技术变革中掉队。

总结而言，固态变压器为磁性元器件行业既带来了延续性的市场需求，也提出了革命性的技术挑战。能否跨越“高压绝缘”这座大山，融合电力系统知识，将成为磁性元器件行业企业能否在此新兴赛道中脱颖而出的分水岭。

05 前景判断：固态变压器方向确定，但节奏仍需耐心

固态变压器代表了电能变换的一个重要技术方向，尽管目前其成本、可靠性与成熟度仍无法与传统硅钢片工频变压器相比，但在行业头部企业的推动下，它正沿着明确的技术与商业路径发展。

其真正的挑战和未来的技术突破点，将主要集中于高频高压下的绝缘技术。由于需直接连接10千伏乃至更高电压的中压电网，磁性元器件必须在极高的电场强度下稳定工作，消弱高频局部放电的不良影响。

这不仅涉及绝缘材料本身的选择与评估，更牵涉到绝缘结构设计、失效机理研究以及长期可靠性验证。这一领域横跨了传统电力系统和电力电子行业，是亟待深入探索的交叉地带，目前应尚未形成成熟的标准体系。

从商业逻辑审视，固态变压器的兴起有其内在动力。若能用集成化的固态变压器方案替代大金额的外购大型工频变压器，电源企业便能将整个价值链内部化，创造更高的产品附加值。这种“将变压器变为电源”的商业模式，本质上是通过技术迭代创造新的市场需求，因此吸引了众多电源及磁性元器件行业企业积极布局，甚至将其视为磁性元器件行业企业技术实力的象征与获得资本关注的重要标签。

展望未来，固态变压器产品因其符合电力电子技术的发展趋势和背后强烈的商业动机需求，固态变压器本身及其相关的磁性元器件行业的前景是明确的。然而，其规模化落地仍需一定的时间，预计在未来数年内难以形成巨大的产业规模。

这主要是因为当前磁性元器件在成本、可靠性，尤其是涉及电力系统安全的高压绝缘验证方面，仍需一个较长的试错、改进与系统技术完善的过程。

但可以预见，随着在数据中心、储能等前沿领域的持续探索与应用积累，一旦在高压绝缘等核心技术上取得关键突破并建立可靠供应链，固态变压器有望开启一个全新的市场空间。

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