SST Revolution: Từ Trung Tâm Dữ Liệu đến Mạng Điện

Echo

Trường dữ liệu: Phân tích biến áp

China

Tóm tắt: Vào ngày 16 tháng 10 năm 2025, NVIDIA đã phát hành bản báo cáo trắng "Kiến trúc 800 VDC cho Cơ sở hạ tầng AI Thế hệ Tiếp theo", nhấn mạnh rằng với sự phát triển nhanh chóng của các mô hình AI lớn và sự cải tiến liên tục của công nghệ CPU và GPU, công suất mỗi rack đã tăng từ 10 kW vào năm 2020 lên 150 kW vào năm 2025, và dự kiến sẽ đạt 1 MW mỗi rack vào năm 2028. Đối với tải điện mức megawatt và mật độ công suất cực cao như vậy, các hệ thống phân phối điện AC thấp áp truyền thống không còn đủ. Do đó, bản báo cáo trắng đề xuất nâng cấp từ hệ thống điện AC 415V truyền thống sang kiến trúc phân phối DC 800V, gây ra sự quan tâm đáng kể đến một công nghệ hỗ trợ quan trọng - Biến áp Rắn (SST).

Solid-State Transformer.jpg

Lợi ích cho các dự án trung tâm dữ liệu: Biến áp Rắn (SST) có thể chuyển đổi trực tiếp từ lưới điện AC 10 kV sang DC 800 V, mang lại những lợi ích như kích thước nhỏ gọn, thiết kế nhẹ và tích hợp nhiều chức năng bao gồm bù công suất phản kháng và quản lý chất lượng điện. Các hệ thống HVDC có thể loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều thiết bị trung gian, như các đơn vị UPS.

Từ kiến trúc phân phối điện trung tâm dữ liệu, rõ ràng việc chuyển sang HVDC (Điện một chiều áp cao) mang lại nhiều lợi ích, bao gồm:

Áp suất cao hơn giảm dòng điện, trực tiếp giảm lượng dây đồng hoặc busbar cần thiết.
Giảm đáng kể thiết bị phân phối, loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều đơn vị UPS truyền thống.
Giảm đáng kể không gian cho các cơ sở phụ trợ — đối với trung tâm dữ liệu quy mô megawatt mỗi rack, các phòng điện truyền thống sẽ chiếm diện tích lớn hơn nhiều so với các phòng máy chủ chính.
Cải thiện hiệu suất chuyển đổi: SSTs tự thân hiệu quả hơn nhiều so với các biến áp truyền thống, và với số giai đoạn chuyển đổi điện năng ít hơn trong kiến trúc hệ thống tổng thể, tổn thất năng lượng được giảm đáng kể.

Như được hiển thị trong hình trên, tủ lưu trữ pin có thể được kết nối trực tiếp với bus DC 800V ("treo pin trực tiếp"), do đó giảm tổn thất điện năng trung gian và loại bỏ chi phí của bộ nghịch lưu. Tương tự, năng lượng gió và mặt trời cũng có thể được tích hợp trực tiếp thông qua bộ chuyển đổi DC/DC. Sự tiến bộ này có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy trung tâm dữ liệu xanh.

SSTs Không Chỉ Giới Hạn Trong Trung Tâm Dữ Liệu: Mục tiêu "Hai Carbon" (đỉnh carbon vào năm 2030, trung hòa carbon vào năm 2060) đã nâng tầm hiệu quả năng lượng trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng lên một cấp độ mới. Trong các tòa nhà công nghiệp và thương mại chung, SSTs cũng có thể được áp dụng rộng rãi. Khi đầu ra thứ cấp là AC, SSTs có thể nâng cấp và thay thế trực tiếp các biến áp truyền thống. Khi điện áp thứ cấp là DC áp cao, điều này sẽ là bước đột phá cho phân phối điện DC cấp tòa nhà. Ví dụ, trong việc hiện đang thúc đẩy công nghệ "Năng lượng Mặt Trời - Lưu Trữ - Trực Tiếp - Linh Hoạt" (PSDF), từ biến áp đến busbar, không cần các bộ nghịch lưu AC/DC hai chiều tập trung hoặc phân tán, cho phép phân phối điện DC toàn tòa nhà liền mạch.

Về lo ngại về độ chín muồi của thiết bị cuối cùng sử dụng nguồn DC, các thiết bị này hiện đang ngày càng chín muồi, bao gồm:

Xe Điện (EV): Các nền tảng EV đã phát triển từ 400VDC lên 800VDC và thậm chí cao hơn. Những hệ thống này nhấn mạnh sạc nhanh, mật độ công suất cao, giảm dây đồng, và có các bộ chỉnh lưu hiệu quả, cáp di động dòng cao, kết nối an toàn tiên tiến, và các sơ đồ bảo vệ chịu lỗi. Điện DC áp cao cho phép xe sạc hoặc thậm chí bán điện trở lại lưới (V2G) thông qua các trạm sạc hai chiều.
Năng lượng Mặt Trời (PV): Các trang trại mặt trời quy mô lớn thường hoạt động ở 1000–1500VDC, tận dụng thiết bị chuyển mạch bên DC, cầu chì, và hộp kết hợp để kết nối trực tiếp với hệ thống phân phối DC.
Lưu Trữ Năng Lượng (ES): Các hệ thống lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp có thể được kết nối trực tiếp với lưới DC 800V.
Hệ thống HVAC và các thiết bị điện khác: Các nhà sản xuất HVAC lớn của Trung Quốc đã ra mắt các đơn vị tương thích 375V DC.
Đèn LED, ổ cắm, và các thiết bị cuối cùng khác: Các sản phẩm DC tương ứng đang được triển khai rộng rãi.
Về các biến áp SST, các nhà sản xuất thiết bị nội địa đã ra mắt các sản phẩm, đang được áp dụng và thúc đẩy trong các tình huống khác nhau như trung tâm dữ liệu và cải tạo tiết kiệm năng lượng.