芯耀
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固态变压器的局限性与挑战
固态变压器在未来数据中心直流供电系统中虽具有较大优势，但其实际应用仍面临一些技术瓶颈与系统挑战。
1）可靠性问题
SST的结构包含整流、高频逆变、隔离变压等多个电力电子模组，相比传统变压器铁芯+绕组+整流模组的组合，可靠性还有待验证；虽然采用中压分布式架构可以分散风险，并且具有模块冗余和系统互助保供措施，但其实际运行的可靠性还有待实践检验。
2）故障保护配合
SST直流输出一般具有限流功能，电力电子器件动作时间一般较短，而传统机械断路器保护动作时间一般在ms级别，加上多级配合带来的延时，容易导致故障电流未达峰值即被截断，需要新的继电保护算法来适配。
3）成本经济性挑战
SST的核心组件依赖高频电力电子器件（如 SiC MOSFET、GaN HEMT 等宽禁带半导体），这类器件目前的生产成本远高于传统变压器的铁芯、绕组及整流模组材料。对于大规模部署的数据中心而言，单台SST的高成本会放大为总投资压力，短期内难以与成熟的传统变压器+整流模组竞争，长期来看电力电子器件价格会逐步下降，而铜价是上升趋势，短时间内的批量应用还需要考量。
4）标准化缺失
目前SST系统是一项新技术，在数据中心的应用还缺乏统一的设计规范、接口标准和测试方法（如安全认证、电磁兼容EMC要求），不同厂商的SST难以协同工作，标准化还需要一定时间。
关于直流母线
数据中心800V直流供电系统未来可采用直流母线逐步替代传统的“列头柜+电缆”模式，通过母线槽在机柜顶部或底部铺设，实现模块化配电。直流 800V 母线输电电流小、线路损耗低、适合大容量场景。随着单机柜功率大幅提升，800V 直流母线搭配SST能够显著提升系统效率并降低布线成本，但是直流母线目前还存在一些共性的问题，比如短路电流管理困难，绝缘与散热问题等，而且标准体系缺失，行业协同困难。
交流用户何时切入直流供电系统
因为用电习惯以及交流供电系统更加成熟，有些用户一直在采用交流供电系统，但随着数据中心IT机柜功率密度的提升，传统的交流供电系统很难再满足负载用电需求，除非交流UPS供电系统也将电压提升到600VAC，甚至更高，否则也只能转到高压直流供电系统。
决定交流向直流转换的拐点应当有两个，一个是经济性，当负载功率密度达到一定程度时，采用交流供电的成本将高于直流供电的成本，若继续采用交流供电将不再经济。这个成本是综合性的，包括设备成本、线缆成本、灰区占地成本、运营成本、施工及维护成本等。
二是强制性，当负载功率密度达到一定程度时，传统的交流供电系统将无法再继续使用，如PDU无法布置，电源机架挤满了IT设备的空间，线缆/铜排太粗无法架设、灰白区比例严重失衡等，这时不得不考虑切换到高压直流供电系统。
需要说明的是，不论是交流供电还是直流供电，包括不同的电压等级，其核心价值都是为业务需要服务的，一切都要根据芯片、负荷等业务需要来确定。
未来发展
随着算力增长，CPU/GPU功耗增加，单机柜功率密度提高，数据中心传统的供电链路面临布置空间、铜损及供电效率的挑战，需要进行供电方式的变革，高压直流供电是一项重要的选择。
首先是板级芯片电源，已经由之前的DC12V升级为DC48V，未来还需要升级为DC800V或者±DC400V。作为过渡当前在板级电源之前加装一级DC800V或±DC400V转DC48V装置。
由SST组成的柔性直流供电系统将成为服务器前端供电系统的优先选择，它具有体积小、效率高、用铜量少、施工周期短等优势，尤其是容易融合光伏、储能等新能源系统，与国家的节能减碳和可持续发展目标相吻合。SST系统通过自身冗余及整个供电架构的可靠性设计，可以为后端的负载用电提供安全保障。同时，数据中心内部的空调、照明等相关设备用电，SST也都能兼顾到。
需要说明的是，DC800V或者±DC400V也只是一定时期的选择，当IT机柜功率密度超过1MW时，DC1500/1600V或者±DC800V将会成为新的选择，根据当前的算力发展速度来看，这个时间也许不会太久。
来源：数据中心800V直流供电技术白皮书（1.0）
