跳到内容 银色衬里手册 固态变压器还可以惠及电动车充电，未来可能惠及家庭。北卡罗来纳州立大学的1兆瓦固态变压器系统在EPRI位于马萨诸塞州莱诺克斯的测试场进行现场测试。集装箱内，从左到右依次为充电器外壳、固态变压器外壳和断路器箱外壳。图片来源：EPRI 数据中心已成为促进电力需求激增的最大驱动因素，这给美国电网带来了压力。但人工智能数据中心的繁荣也加速了对一项技术的投资，该技术可能为每个人带来希望——固态电力变压器，它用现代电力电子技术取代了工业时代的技术。目前，电网依赖于传统的变压器技术，这种技术是手工精心组装的，并且其基本设计可以追溯到19世纪80年代。两个手工绕制的铜线线圈绕在钢核上，产生电磁场，帮助提高交流电的电压水平以便进行长距离传输，或降低电压水平以适应家庭和商业的用电需求。最大的电力变压器无法实现大规模生产，而是为每个公用事业公司的电力分配站量身定制。制造限制，加上美国电力基础设施升级的紧迫需求，使得公用事业公司和其他客户必须等待几年的时间才能交付新的电力变压器。这不仅是扩大电网基础设施以支持日益增长的电力需求的问题，而且还延误了更换老化电力变压器的过程。相比之下，固态变压器依赖于高频半导体开关进行电压转换，并且可以使用硅碳化物等半导体材料进行大规模生产。这种变压器的物理尺寸相比传统变压器更小更轻，具有模块化设计，便于部件的升级或更换，且可以作为一体化的电力电子设备，处理多种任务。建设最大人工智能数据中心的科技公司对固态变压器感兴趣，因为它们正在采用直流（DC）电力架构来支持密集堆叠的能耗巨大的AI芯片的服务器机架。固态变压器可以将本地电网分配网络中的交流电（AC）直接转换为这些数据中心所需的直流电（DC）——这一过程无需一个单独的电气设备来进行交流/直流转换。“这就像一个神奇的盒子，消除了许多基础设施问题，并且提供了一个控制位置，消除了您在传统数据中心中可能看到的许多互操作性挑战，在传统数据中心中，各种组件都试图调节相同的东西，”北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程教授Srdjan Lukic说。“现在您在数据机房外有一个转换阶段，然后您可以直接连接到机架。” 从“杀手级应用”到大众采用 数据中心现在已成为“固态变压器的杀手级应用”，Lukic告诉Ars。过去一年中，包括Amperesand、Heron Power和DG Matrix在内的多家美国公司，共同筹集了超过2.8亿美元的资金，以商业化固态变压器技术。固态变压器还可以大大减少数据中心项目所需的铜和其他材料，而它们更小的物理占地面积则允许数据中心开发人员利用可用空间进行其他用途，Lukic解释说。从长远来看，固态变压器的成功商业化甚至可以帮助缓解影响电力变压器的更广泛供应链短缺。这将使变压器更易于获得，以便为数据中心项目以外的电网升级和扩展提供服务。“制造[传统]变压器的专业公司相对较少，而固态变压器就像电子设备，”Lukic说。“这完全打开了谁可以在变压器领域发挥作用的空间，并且也开放了变压器可以制造的地点。” 固态变压器的同样优势也适用于电动车充电对直流电源的类似依赖。Lukic及其同事最近演示了连接到现网电力线路的固态变压器如何在支持电动车电池充电时处理高达1兆瓦的功率——固态变压器在进行必要的电压降级的同时，还进行了交流到直流电的转换。这一演示在位于马萨诸塞州莱诺克斯的一个电力交付实验室进行，该实验室属于非营利组织电力研究所，是与纽约电力局合作的成果。