数据中心成为新型电力变压器技术的'杀手级应用'

# 数据中心成为新电力变压器技术的“杀手级应用” 来源：https://arstechnica.com/gadgets/2026/08/energy-hungry-ai-data-centers-spur-new-power-transformer-technology/ 跳转至正文（https://arstechnica.com/gadgets/2026/08/energy-hungry-ai-data-centers-spur-new-power-transformer-technology/#main） 固态变压器也可能惠及电动汽车充电，甚至未来进入普通家庭。 北卡罗来纳州立大学的1兆瓦固态变压器系统，正在EPRI位于马萨诸塞州莱诺克斯的测试站点进行带电配电线现场测试部署。集装箱从左至右依次容纳充电器外壳、固态变压器外壳和断路器外壳。图片来源：EPRI (https://news.ncsu.edu/2026/08/solid-state-transformer-success/) 数据中心已成为飙升电力需求的最大推手（https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/executive-summary），正给美国电网带来巨大压力。但人工智能数据中心的热潮也加速了一项可能为所有人带来福音的技术的投资——固态电力变压器。这种变压器用现代电力电子技术取代了工业时代的技术。 目前电网依赖的传统变压器技术，其基本设计可追溯至1880年代，且至今仍需手工精细组装。两个手工缠绕在钢芯上的铜线圈产生电磁场，帮助将交流电电压升高以进行远距离传输，或降低电压供家庭和企业使用。最大的电力变压器无法大规模制造，而是为每家公用事业公司的变电站定制生产。 制造限制，再加上升级美国电力基础设施的迫切需求，意味着公用事业公司和其他客户必须等待长达数年才能收到新的电力变压器。这不仅阻碍了为满足日益增长的电力需求而扩展电网基础设施，也延迟了更换老旧变压器的进程。 相比之下，固态变压器依靠高频半导体开关进行电压转换，可以使用碳化硅等半导体材料大规模生产。这类变压器比传统变压器体积更小、重量更轻，采用模块化设计便于部件升级或更换，并且可以作为一体化的电力电子设备处理多项任务。 对建设大型人工智能数据中心的科技公司而言，固态变压器极具吸引力，因为它们正采用直流（DC）电力架构（https://developer.nvidia.com/blog/building-the-800-vdc-ecosystem-for-efficient-scalable-ai-factories/），以支持装满耗能AI芯片的服务器机架。固态变压器可以直接将来自本地电网配电网络的交流电（AC）转换为数据中心（https://arstechnica.com/tag/data-center/）所需的直流电（DC）——无需额外的电气设备进行AC/DC转换。 北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程教授Srdjan Lukic (https://ece.ncsu.edu/people/smlukic/) 表示：“它就像一个神奇的盒子，不仅消除了大量基础设施，还提供了一个集中控制点，解决了传统数据中心中不同组件试图调节同一事物时可能出现的互操作性难题。现在你只需在数据中心外部进行一次转换，然后就可以直接连接到机架。” ## 从“杀手级应用”到大规模普及 Lukic告诉Ars，数据中心目前是固态变压器的“杀手级应用”。过去一年，包括Amperesand、Heron Power和DG Matrix在内的多家美国公司共筹集了超过2.8亿美元（https://www.dgmatrix.com/news-and-media/news/solid-state-transformers-could-reshape-ai-infrastructure/1223）资金，用于实现固态变压器技术的商业化。 Lukic解释说，固态变压器还能大幅减少数据中心项目所需的铜和其他材料，同时其更小的物理占地面积让数据中心开发商能够更有效地利用可用空间。 从长远来看，固态变压器的成功商业化甚至可能有助于缓解影响电力变压器的更广泛供应链短缺问题。这将使变压器更容易获得，用于数据中心项目之外的电网升级和扩展。 Lukic表示：“生产传统变压器的专业公司相对较少，而固态变压器就像一种电子设备。这完全打开了变压器领域的参与者范围，也开放了变压器的制造地点。” 固态变压器的这些优势同样适用于同样依赖直流电力的电动汽车充电。Lukic和他的同事们最近演示了如何将一个连接到实际电网线路的固态变压器用于支持电动汽车电池充电，处理高达1兆瓦的功率——该变压器在执行必要的降压同时完成了交流到直流的电力转换。 北卡罗来纳州立大学的演示（https://news.ncsu.edu/2026/08/solid-state-transformer-success/）在马萨诸塞州莱诺克斯的非营利组织电力研究院（EPRI）的电力传输实验室进行，是自2018年开始与纽约电力局合作的成果。这台固态变压器（尺寸约为1米×1.5米×2米）自2026年5月起一直安置在现场的一个集装箱中，计划在夏季条件测试数月后于9月返回北卡罗来纳州立大学。 Lukic说：“它看起来像一个大变压器盒，形状略有不同，像一大块钢铁。它用一个钢铁块替代了三个钢铁块，并移除了电动汽车应用中通常需要的大量布线和沟槽工程。” 固态变压器采用模块化设计，包含与电网交互的有源前端、交流/直流转换器以及进行升压或降压的高频隔离变压器。Lukic解释说，关键技术在于定制的隔离组件，能够在相对紧凑的设备上承受“电网的全部压力，全部配电电压”。 这项技术在工程和商业化方面仍面临挑战。但Lukic持乐观态度，认为数据中心采用固态变压器可以帮助这项技术“降低风险”，促进其在科技行业AI基础设施建设（https://arstechnica.com/ai/2026/07/googles-ai-buildout-drove-37-increase-in-electricity-use-in-2025/）之外的大规模普及。 Lukic说：“除了数据中心，我们还可以考虑人口密集地区的电动汽车充电。我们家庭中的许多负载现在都是直流的，因此在现代家庭中具备分配直流电的能力将带来显著的好处。” Jeremy Hsu (https://arstechnica.com/author/jeremyhsu/) 的照片 Jeremy Hsu是一名记者，报道深度科技和人工智能领域的广泛话题。他曾为New Scientist、Scientific American、IEEE Spectrum、Wired、Undark Magazine和MIT Tech Review等多家出版物撰稿，涉及深度伪造、数据中心、无人机、电池技术、机器人和GPS干扰等话题。他拥有纽约大学新闻学硕士学位，以及宾夕法尼亚大学历史与科学社会学学士学位，辅修英语。 21条评论 (https://arstechnica.com/gadgets/2026/08/energy-hungry-ai-data-centers-spur-new-power-transformer-technology/#comments) 1. 最多阅读榜首个故事的配图：因需“绝对成功”，中国将关键月球发射推迟至2027年 (https://arstechnica.com/space/2026/08/due-to-need-for-absolute-success-china-delays-critical-moon-launch-to-2027/)