Революція SST: Від даних центрів до мереж

Абстракт: 16 жовтня 2025 року компанія NVIDIA опублікувала білу книгу "Архітектура 800 VDC для наступного покоління інфраструктури штучного інтелекту", в якій зазначено, що зі швидким розвитком великих моделей штучного інтелекту та постійними ітераціями технологій CPU та GPU, потужність на стелаж зросла з 10 кВт у 2020 році до 150 кВт у 2025 році, і прогнозується, що до 2028 року вона досягне 1 МВт на стелаж. Для таких мегаватних навантажень та екстремальних густин потужності, традиційні системи розподілу низьковольтного сполученого струму більше не достатні. Тому у білій книзі пропонується оновлення звичайних систем живлення 415 В AC до архітектури розподілу 800 В DC, що викликає значний інтерес до ключової високотехнологічної технології — твердотільних трансформаторів (SST).

Переваги для проектів даних центрів: Твердотільний трансформатор (SST) може безпосередньо перетворювати мережевий AC 10 кВ на DC 800 В, надаючи переваги, такі як компактні розміри, легкий дизайн та інтегровані функції, включаючи компенсацію реактивної потужності та управління якістю електроенергії. Системи HVDC можуть усунути потребу у багатьох проміжних пристроях, таких як блоки безперервного живлення (UPS).

З архітектури розподілу електропостачання даних центрів очевидно, що переход до HVDC (високовольтний постійний струм) має багато переваг, включаючи:

• Більша напруга зменшує струм, безпосередньо зменшуючи необхідну кількість медного кабелю або шин.

• Значне зменшення обладнання для розподілу, що усуває потребу у численних традиційних блоках UPS.

• Суттєве зменшення простору для допоміжних приміщень — для даних центрів мегаватного масштабу на стелаж, традиційні електротехнічні приміщення займають набагато більше площі, ніж основні серверні приміщення.

• Покращена ефективність перетворення: SST самі за себе значно ефективніші, ніж традиційні трансформатори, і з набагато меншою кількістю етапів перетворення енергії в загальній архітектурі системи, втрати енергії значно зменшуються.

Як показано на малюнку вище, шафи зберігання енергії можна безпосередньо підключати до DC 800 В шини ("прямий підвіс акумуляторів"), що зменшує проміжні втрати енергії та усуває витрати на інвертори. Аналогічно, вітрильні та сонячні електростанції також можна безпосередньо інтегрувати через конвертери DC/DC. Цей прогрес має значне значення для продвиження зелених даних центрів.

SST не обмежуються лише даними центрами: "Дві карбонові" мети (пік викидів вуглецю до 2030 року, углечиста нейтралізація до 2060 року) підвищили енергоефективність в промислових та цивільних секторах на новий рівень. У загальних промислових та комерційних будівлях SST також можна широко застосовувати. Коли вторинне виведення є AC, SST можна безпосередньо оновлювати та замінювати традиційні трансформатори. Коли вторинна напруга є високовольтним DC, це стане перетворювальним кроком для розподілу DC енергії на рівні будівлі. Наприклад, при теперішньому продвиженні технології "Фотоелектрична-зберігання-прямий-гнучкий" (PSDF), від трансформатора до шини, централізовані або розподілені двосторонні інвертори AC/DC більше не потрібні, що дозволяє безперервний розподіл DC енергії по всій будівлі.

Щодо занепокоєння щодо зрілості обладнання для кінцевого використання DC, такі пристрої тепер все більше й більше зріли, включаючи:

• Електромобілі (EV): платформи EV еволюціонували від 400 В DC до 800 В DC і навіть більше. Ці системи підкреслюють швидке зарядження, високу густину потужності, зменшення медного кабелю та мають ефективні прямокутники, високострумові переносні кабелі, передові безпечні з'єднання та системи захисту від аварій. Високовольтний DC дозволяє автомобілям заряджатися або навіть продавати енергію назад до мережі (V2G) через двосторонні зарядні станції.

• Фотоелектричні (PV): великі сонячні ферми зазвичай працюють при 1000–1500 В DC, використовуючи зрілі комутаційні пристрої, предохранители та комбінаційні коробки для безпосереднього підключення до систем розподілу DC.

• Зберігання енергії (ES): комерційні та промислові системи зберігання енергії можна безпосередньо підключати до мережі DC 800 В.

• Кондиціонери повітря та інше обладнання: провідні китайські виробники кондиціонерів вже запустили пристрої, сумісні з 375 В DC.

• LED освітлення, розетки та інші кінцеві пристрої: відповідні DC продукти зараз широко впроваджуються.

• Щодо SST трансформаторів, домашні виробники обладнання вже запустили продукти, які застосовуються та пропонуються в різних сценаріях, таких як даних центри та енергоефективні модернізації.