SST-forradalom: Adatközpontoktól a hálózatokig

Kivonat: 2025. október 16-án adott ki az NVIDIA egy fehérkönyvet címmel "800 VDC Architektúra a Jövőbeli AI Infrastruktúrához", amely hangsúlyozza, hogy a nagy AI modellek gyors fejlődésével és a CPU és GPU technológiák folyamatos iterációival a rackenkénti teljesítmény 2020-ban 10 kW-ról 2025-ig 150 kW-ra nőtt, és 2028-ig 1 MW-ra várható. Ilyen megawatt-szintű terhelések és extrém teljesítmény-sűrűségek esetén a hagyományos alacsony feszültségű AC elosztási rendszerek már nem elegendőek. Ezért a fehérkönyv javasolja a hagyományos 415V AC energiaellátási rendszerekről 800V DC elosztási architektúrára történő átmenetet, ami jelentős érdeklődést keltett egy kulcsfontosságú engedélyező technológiában – a Szilárdtest Transzformátorokban (SST).

Az adatközpont projektek előnyei: A Szilárdtest Transzformátor (SST) közvetlenül konvertálhatja a hálózati AC 10 kV-t DC 800 V-ra, így kompakt méret, könnyű szerkezet és integrált funkciókkal, mint például a reaktív teljesítmény-kiegyensúlyozás és a minőségi energia-kezelés. A HVDC rendszerek számos köztes eszköz, mint például a UPS egységek, használatát megszüntethetik.

Az adatközpont energiaszállítási architektúrájából világos, hogy a HVDC (Magas Feszültségű Direkt Körzet) átállása számos előnnyel jár, beleértve:

• A magasabb feszültség csökkenti az áramot, ami közvetlenül csökkenti a szükséges réz vezeték vagy buszsor mennyiségét.

• Jelentős csökkenés a szállítási berendezések számában, több hagyományos UPS egység használata nélkül.

• Megfelelő csökkenés az auxiliáris létesítmények térkövében – a megawatt-szintű rackenkénti adatközpontok esetében a hagyományos elektromos szobák sokkal nagyobb területet foglalnának el, mint a fő szervertermek.

• Növekedett átalakítási hatékonyság: Az SST-ek jelentősen hatékonyabbak, mint a hagyományos transzformátorok, és a rendszerarchitektúra kevesebb átalakítási szintje miatt a teljes energia elvesztése jelentősen csökken.

Ahogy a képen látható, az energia tároló szekrények közvetlenül kapcsolódhatnak a DC 800V buszhoz ("batteri direkt függő"), így csökkentve a köztes energia elvesztéseket és megszüntetve az inverterek költségeit. Hasonlóképpen, a szélerőmű és a napelempark is közvetlenül integrálható DC/DC konverterek segítségével. Ez a fejlesztés jelentős fontosságú a zöld adatközpontok előmozdításához.

Az SST-ek nem korlátozódnak csak az adatközpontokra: A "Kétkarbon" célok (karbon-csúcspont 2030-ig, karbon-neutralitás 2060-ig) az ipari és polgári szektorokban az energiahatékonyságot új szintre emelték. Általános ipari és kereskedelmi épületekben az SST-ek szintén széles körben alkalmazhatók. Ha a másodlagos kimenet AC, az SST-ek közvetlenül frissíthetik és helyettesíthetik a hagyományos transzformátorokat. Ha a másodlagos feszültség magas feszültségű DC, ez egy átalakító lépés lesz az épületszintű DC energiaszállításhoz. Például a jelenlegi "Fénykép-Tároló-Direkt-Flexibilis" (PSDF) technológia előmozdítása során, a transzformátortól a buszhoz, nincs szükség központosított vagy decentralizált AC/DC kétforgalmú inverterekre, lehetővé téve a szélesszabványú épületszintű DC energiaszállítást.

A DC-alimentált végső használati berendezések fejlettességével kapcsolatos aggodalomra adott válaszul, ezek a berendezések most már egyre fejlettebbek, beleértve:

• Elektromos járművek (EV): Az EV platformok 400VDC-ről 800VDC-re, sőt még magasabb feszültségre fejlődtek. Ezek a rendszerek a gyors töltésre, a magas teljesítmény-sűrűségre, a rézvezeték csökkentésére összpontosítanak, és hatékony rectifikációs berendezéseket, nagy áramerősségű hordozható kábeleket, haladó orvosi csatlakozókat és hibatűrő védelmi séma jellemzik. A magas feszültségű DC lehetővé teszi, hogy a járművek gyorsan töltődhessenek, vagy akár energia-tudjanak visszavásárolni a hálózatról (V2G) kétforgalmú töltőállomásokon keresztül.

• Napelemparkok (PV): A nagy léptékű napelemparkok tipikusan 1000–1500VDC-on működnek, és használják a fejlett DC oldali kapcsolóeszközöket, biztosítókötőket és kombinációs dobozokat a közvetlen DC elosztási rendszerekhez való csatlakoztatáshoz.

• Energia tároló rendszerek (ES): A kereskedelmi és ipari energia tároló rendszerek közvetlenül csatlakozhatnak a DC 800V hálózatokhoz.

• Légkondicionáló és más energia berendezések: A nagy kínai légkondicionáló gyártók már 375V DC-kompatibilis egységeket adtak ki.

• LED fényneműk, szekrények és más végső berendezések: A megfelelő DC termékek már széles körben kerülnek telepítésre.

• Az SST transzformátorok tekintetében, a hazai berendezésgyártók már termékeket adtak ki, amelyek különböző forgatókönyvekben, mint például adatközpontok és energiatakarékos felújítások, alkalmazásra és előmozdításra kerülnek.