SST Revolution: จากศูนย์ข้อมูลสู่ระบบไฟฟ้า

บทคัดย่อ: เมื่อวันที่ 16 ตุลาคม 2025 NVIDIA ได้เผยแพร่เอกสารขาว "800 VDC Architecture for Next-Generation AI Infrastructure" ซึ่งเน้นว่าด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโมเดล AI ขนาดใหญ่และการปรับปรุงเทคโนโลยี CPU และ GPU อย่างต่อเนื่อง กำลังไฟฟ้าต่อแร็คเพิ่มขึ้นจาก 10 kW ในปี 2020 เป็น 150 kW ในปี 2025 และคาดว่าจะถึง 1 MW ต่อแร็คในปี 2028 สำหรับโหลดพลังงานระดับเมกะวัตต์และความหนาแน่นของพลังงานสูงเช่นนี้ ระบบกระจายไฟฟ้า AC แรงดันต่ำแบบดั้งเดิมไม่เพียงพออีกต่อไป ดังนั้น เอกสารขาวจึงเสนอให้มีการอัปเกรดจากระบบไฟฟ้า AC 415V แบบดั้งเดิมเป็นสถาปัตยกรรมการกระจายไฟฟ้า DC 800V ทำให้เกิดความสนใจอย่างมากในเทคโนโลยีสำคัญที่สนับสนุน—Solid-State Transformers (SST)

ประโยชน์สำหรับโครงการศูนย์ข้อมูล: Solid-State Transformer (SST) สามารถแปลงไฟฟ้าจาก AC 10 kV จากสายส่งโดยตรงเป็น DC 800 V พร้อมด้วยข้อดีเช่น ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และมีฟังก์ชันรวม เช่น การชดเชยพลังงาน реактивная и управление качеством электроэнергии. Системы HVDC могут исключить необходимость во многих промежуточных устройствах, таких как ИБП.

จากโครงสร้างการกระจายพลังงานของศูนย์ข้อมูล มันชัดเจนว่าการเปลี่ยนไปใช้ HVDC (ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง) มีข้อดีหลายประการ ได้แก่:

• แรงดันไฟฟ้าสูงลดกระแสไฟฟ้าลงโดยตรง ทำให้ลดปริมาณสายเคเบิลทองแดงหรือบัสบาร์ที่ต้องใช้

• ลดอุปกรณ์การกระจายพลังงานอย่างมาก ไม่จำเป็นต้องใช้ UPS แบบดั้งเดิมจำนวนมาก

• ลดพื้นที่สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกเสริมอย่างมาก—สำหรับศูนย์ข้อมูลขนาดเมกะวัตต์ต่อแร็ค ห้องไฟฟ้าแบบดั้งเดิมจะต้องใช้พื้นที่มากกว่าห้องเซิร์ฟเวอร์หลัก

• เพิ่มประสิทธิภาพในการแปลง: SSTs เองมีประสิทธิภาพมากกว่าหม้อแปลงแบบดั้งเดิมอย่างมาก และด้วยการแปลงพลังงานที่น้อยลงในโครงสร้างระบบโดยรวม ทำให้การสูญเสียพลังงานลดลงอย่างมาก

ตามที่แสดงในภาพด้านบน ตู้แบตเตอรี่สำรองพลังงานสามารถเชื่อมต่อกับบัส DC 800V ได้โดยตรง ("การแขวนแบตเตอรี่โดยตรง") ทำให้ลดการสูญเสียพลังงานระหว่างทางและลดค่าใช้จ่ายของอินเวอร์เตอร์ นอกจากนี้ แหล่งพลังงานลมและแสงอาทิตย์ยังสามารถเชื่อมต่อโดยตรงผ่านคอนเวอร์เตอร์ DC/DC ได้ การพัฒนานี้มีความสำคัญอย่างมากในการส่งเสริมศูนย์ข้อมูลสีเขียว

SSTs ไม่จำกัดเฉพาะศูนย์ข้อมูลเท่านั้น: เป้าหมาย "Dual Carbon" (คาร์บอนพีคในปี 2030 และคาร์บอนเนือรอลในปี 2060) ได้ยกระดับประสิทธิภาพพลังงานในภาคอุตสาหกรรมและภาคพลเรือนขึ้นมาใหม่ ในอาคารอุตสาหกรรมและพาณิชย์ทั่วไป SSTs สามารถนำมาใช้อย่างแพร่หลายได้ หากเอาต์พุตสองครั้งเป็น AC SSTs สามารถอัปเกรดและแทนที่หม้อแปลงแบบดั้งเดิมได้โดยตรง หากแรงดันไฟฟ้าสองครั้งเป็น DC แรงดันสูง จะเป็นขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงสำหรับการกระจายไฟฟ้า DC ระดับอาคาร ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยี "Photovoltaic-Storage-Direct-Flexible" (PSDF) ที่กำลังส่งเสริมในปัจจุบัน ตั้งแต่หม้อแปลงไปจนถึงบัสบาร์ ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องแปลงไฟฟ้า AC/DC ทั้งแบบรวมศูนย์หรือกระจายอีกต่อไป ทำให้สามารถกระจายไฟฟ้า DC ทั่วอาคารได้อย่างราบรื่น

เกี่ยวกับความกังวลเกี่ยวกับความสุกงอมของอุปกรณ์ปลายทางที่ใช้ไฟฟ้า DC ขณะนี้อุปกรณ์เหล่านี้มีความสุกงอมมากขึ้น รวมถึง:

• ยานยนต์ไฟฟ้า (EVs): แพลตฟอร์ม EV ได้พัฒนาจาก 400VDC เป็น 800VDC และสูงกว่านั้น ระบบเหล่านี้เน้นการชาร์จเร็ว ความหนาแน่นพลังงานสูง การลดสายเคเบิลทองแดง และมีเรคทิฟายเออร์ที่มีประสิทธิภาพ สายเคเบิลพกพาที่มีกระแสสูง ตัวเชื่อมต่อความปลอดภัยขั้นสูง และแผนการป้องกันความผิดพลาด ไฟฟ้า DC แรงดันสูงทำให้รถสามารถชาร์จหรือขายไฟกลับสู่ระบบไฟฟ้า (V2G) ผ่านสถานีชาร์จสองทางได้

• พลังงานแสงอาทิตย์ (PV): ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ทั่วไปทำงานที่ 1000–1500VDC โดยใช้อุปกรณ์สวิตช์ DC ที่มีความสุกงอม สวิตช์ฟิวส์ และตู้รวม เพื่อเชื่อมต่อกับระบบกระจายไฟฟ้า DC ได้โดยตรง

• การเก็บพลังงาน (ES): ระบบเก็บพลังงานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมสามารถเชื่อมต่อกับกริด DC 800V ได้โดยตรง

• ระบบ HVAC และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ : ผู้ผลิต HVAC รายใหญ่ของจีนได้เปิดตัวอุปกรณ์ที่รองรับ 375V DC แล้ว

• โคมไฟ LED ปลั๊กไฟ และอุปกรณ์ปลายทางอื่น ๆ : ผลิตภัณฑ์ DC ที่เหมาะสมกำลังถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลาย

• เกี่ยวกับหม้อแปลง SST ผู้ผลิตอุปกรณ์ในประเทศได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์แล้ว และกำลังถูกนำไปใช้และส่งเสริมในสถานการณ์ต่าง ๆ เช่น ศูนย์ข้อมูลและการปรับปรุงเพื่อประหยัดพลังงาน