数据中心绿电占比持续提升,引发电能质量挑战,SiC基电能质量产品正成为解决方案。浙商证券研究报告显示,SiC基APF整机效率达99%,较Si基提升2个百分点,单台年节能8760度电;占地空间缩小50%;开关频率提升至40kHz。绿电占比提升和无功谐波治理刚性需求下,SiC基电能质量产品在数据中心渗透率有望快速提升。
绿电接入引发电能质量挑战,数据中心对电能要求严苛
2023年中国数据中心耗电量约1500亿千瓦时,占全社会用电量1.6%,年增速15%。政策要求到2025年底八大枢纽节点新建数据中心绿电占比超80%。绿电接入将新能源的无功和谐波带入电网系统。
风光新能源存在随机性、波动性、间歇性,与电网交互过程中引入谐波,引发次同步振荡、电能质量等问题,严重时可导致电网崩溃。光伏逆变器亦导致较大波动性。
数据中心对电能质量要求极为严苛。当前数据中心很多设备为集群化管理,设备精密且高效,电能波动超过一定限度,有概率导致板卡和整个机架烧毁的风险。因此,绿电接入须进行精确补偿和谐波处理,使用高开关频率、高补偿率、高整机效率的电能质量产品。
SiC基与Si基APF产品核心参数对比| 指标 | Si基APF | SiC基APF | 提升幅度 |
|---|
| 整机效率 | 约97% | 约99% | +2个百分点 |
| 年能耗(半载) | 基准 | 节能8760度 | — |
| 占地空间 | 100% | 50% | -50% |
| 开关频率 | 20kHz | 40kHz | +100% |
| 热导率(W/(m·K)) | 1.5 | 14.9 | 近10倍 |
SiC基电能质量产品优势显著:节能、占地、可靠性全面提升
常规方案使用基于Si基的SVG(低压静止无功发生器)和APF(有源滤波器)搭配使用。SiC方案对比传统Si基产品,在多个维度具有显著优势:
能耗降低:SiC基APF整机效率约99%,损耗仅1%,而Si基约97%,损耗3%。以单台150A/100k的APF半载运行计算,年降低能耗:50kW(3%-1%)24h365d=8760度电。
占地空间小:SiC基APF占地仅为Si基的50%,单位体积能容纳的容量高出一倍。这对数据中心(尤其是改造类项目)具有极大吸引力,因为机房空间往往有限。
更高的开关频率:Si基APF开关频率约20kHz,SiC基可达40kHz,频率翻倍能保障设备运行的可靠性及稳定性,更精准地滤除高次谐波。
更高的热导率:SiC热导率(14.9 W/(m·K))远高于Si(1.5),耐高温性显著提高,延长APF使用寿命。
盛弘股份:国内SiC低压电能质量领先,中标山东移动项目
盛弘股份是国内最早推出SiC基低压电能质量产品解决方案的企业,目前居于领先位置。公司电能质量产品主要包括有源滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG)、三相不平衡调节装置(SPC)、动态电压调节器(AVC)等。
针对数据中心普遍存在的谐波污染以及无功补偿需求,盛弘通过部署APF和SVG精准滤除电网谐波、提升系统功率因数。针对改造升级时的空间管理难题,采用紧凑且模块化设计,功率密度更高,便于安装、维护和扩容。
2024年12月,盛弘股份成功竞得中国移动山东分公司2025-2026年低压成套及电能质量补偿设备采购项目中的电能质量补偿设备标包。这标志着公司在数据中心电能质量领域获得运营商级别客户的认可,有望在智算中心建设中持续获取订单。
公司电能质量设备毛利率维持较高水平,反映技术溢价。随着智算中心绿电占比提升和电能质量要求提高,盛弘股份有望持续受益。
数据中心SiC电能质量产品市场空间广阔
根据预测,我国数据中心行业SiC基低压电能质量产品市场规模将逐年扩大,增速将高于Si基产品。SiC基产品在数据中心(尤其是金融类和改造类)中的契合度较高,渗透率有望快速提升。
推动SiC产品渗透的核心驱动力包括:
1. 政策驱动:绿电占比目标提升,新能源接入量增加
2. 空间约束:智算中心电力室面积有限,紧凑方案成刚需
3. 能效要求:PUE(电能利用效率)持续优化压力
4. 可靠性要求:SiC高频高可靠特性适配数据中心严苛场景
建议关注SiC基产品研发及落地进度领先的企业:盛弘股份(SiC APF/SVG先行者)、禾望电气(大功率电力电子平台)、科华数据(UPS/HVDC+电能质量协同)。