SST revolūcija: no datu centriem līdz tīkliem

Kopsavilkums: 2025. gada 16. oktobrī NVIDIA izdeva balto grāmatu "800 VDC Arhitektūra Nākamajai Paaudzei AI Infrastruktūrai", kurā uzsvērts, ka ar lielu mācību modeļu straujo attīstību un CPU un GPU tehnoloģiju nepārtrauktu iterāciju, raksta jauda palielinājās no 2020. gadā esošajiem 10 kW līdz 2025. gadā esošajiem 150 kW, un prognozēts, ka 2028. gadā tā sasniedzis 1 MW rakstā. Šādām megavata jaudas ielādēm un ārkārtīgi augstajiem jaudas blīvumiem tradicionālas zemas sprieguma AC sadalīšanas sistēmas vairs nav pietiekamas. Tāpēc baltajā grāmatā tiek priekšlikts pāriet no tradicionālajām 415V AC enerģijas sistēmām uz 800V DC sadalīšanas arhitektūru, kas izraisījusi lielu interesi par galveno veicinošo tehnoloģiju — Solid-State Transformators (SST).

Priekšrocības datu centru projektos: Solid-State Transformators (SST) var tieši pārvērst tīkla AC 10 kV uz DC 800 V, piedāvājot priekšrocības, piemēram, kompakta izmēra, vieglā konstrukcija un integrētas funkcijas, tostarp reaktivās jaudas kompensācija un enerģijas kvalitātes pārvaldība. Augstsprieguma tiesās sistēmas var izslēgt daudzus starpvietējos ierīces, piemēram, UPS vienības.

No datu centru enerģijas sadalīšanas arhitektūras skaidrs, ka pāreja uz augstspriegumu tiesās (HVDC) piedāvā daudzas priekšrocības, tostarp:

• Augstāks spriegums samazina strāvu, tieši samazinot nepieciešamo medību daudzumu vai šķidrmetālu leju.

• Būtiska samazinās sadalīšanas iekārtu skaits, izslēdzot daudzus tradicionālos UPS vienību.

• Būtiska samazinās palīgiem objektu telpas — megavatu mēroga rakstu datu centros, tradicionālie elektriskie telpas ieņemtu daudz vairāk laukuma nekā galvenais serveru telpas.

• Uzlabota pārveidošanas efektivitāte: SST pati ir būtiski efektīvāka nekā tradicionālie transformatorus, un kopumā arhitektūrā ar daudz mazākām enerģijas pārveidošanas stadijām, enerģijas zudumi ir būtiski samazināti.

Kā redzams attēlā, enerģijas krājumu akumulatoru rāmis var tieši pieslēgties DC 800V bus ("akumulatoru tiešā pieslēgšana"), tādējādi samazinot starpvietējos enerģijas zudumus un izslēdzot invertoru izmaksas. Līdzīgi, vēja un saules enerģija var tikt integrēta tieši caur DC/DC pārveidotājiem. Šis progresi ir nozīmīgs, lai veicinātu zaļus datu centrus.

SST nav ierobežots tikai datu centriem: "Divkarbona" mērķi (ogļa picēris 2030. gadā, ogļa neutralitāte 2060. gadā) ir pacēlis enerģijas efektivitāti rūpniecībā un civilā sektorā jaunā līmenī. Vispārīgās rūpniecības un komerciālajās ēkās SST var tikt plaši izmantots. Ja sekundārā iznākuma ir AC, SST var tieši atjaunot un aizstāt tradicionālos transformatorus. Ja sekundārā sprieguma ir augsts DC, tas būs pārveidojošs solis ēkas līmeņa DC enerģijas sadalīšanai. Piemēram, pašreizējā "Saules Enerģijas Krājumi Tiešā Elastība" (PSDF) tehnoloģijas veicināšanā, no transformatora līdz šķidrmetalā, centrālie vai izplatītie AC/DC divvirziena invertori vairs nav nepieciešami, ļaujot bezsekojas ēkas līmeņa DC enerģijas sadalīšanu.

Attiecībā uz bažām par DC barotas galveno ierīču pilnīgumu, šādas ierīces tagad ir aizvien pilnīgākas, tostarp:

• Elektromobiļi (EV): EV platformas ir evoluējušas no 400VDC līdz 800VDC un pat augstāk. Šīs sistēmas uzsver ātru uzlādi, augstu jaudas blīvumu, samazinātu medību daudzumu, un ietver efektīvas retifikatorus, augststrāvas portatīvās kabēles, pašreizējus drošības savienojumus un toleranci pret kļūdām aizsardzības shēmas. Augsts DC ļauj automašīnām uzlādēties vai pat pārdod enerģiju atpakaļ tīklā (V2G) caur divvirziena uzlādes stacijām.

• Saules enerģija (PV): Lielmēroga saules parki parasti darbojas 1000–1500VDC, izmantojot pilnīgus DC puses slēdzes, apgrūtinājumu un kombinatoru lodziņus, lai tieši pieslēgtos DC sadalīšanas sistēmām.

• Enerģijas krājumi (ES): Komerciālie un rūpnieciskie enerģijas krājumi var tieši pieslēgties DC 800V tīklām.

• HVK un citi enerģijas ierīces: Galvenie ķīniešu HVAC ražotāji jau ir izlaisti 375V DC saderīgu vienības.

• LED apgaismojums, kontakti un citi galvenie ierīces: Atbilstošie DC produkti tika plaši izmantoti.

• Attiecībā uz SST transformatoriem, iekšzemes ierīču ražotāji jau ir izlaisti produktus, kas tiek izmantoti un veicināti dažādos scenārijos, piemēram, datu centros un energoefektivitātes modernizācijās.