為什麼投資者對固態變壓器趨之若鶩

Techcrunch

8 天前

AI 生成摘要

這項技術有望用一個既可控又可更新的裝置取代電網的多個部分。目前多家新創公司正致力於將變壓器現代化，利用現代電力電子技術讓電網營運商能更精確地控制電力流向。

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為什麼投資者對固態變壓器趨之若鶩

電網老化已不是秘密，但其中一個部分尤為突出。自湯瑪斯·愛迪生製造出第一個燈泡以來，變壓器並沒有太大的改變。

現在，一系列新創公司正致力於將變壓器現代化，用現代電力電子技術取代它，這有望讓電網營運商對電力的流向和位置擁有更多控制權。

「它變成了一個非常強大的設備，相當於你的網路路由器，」DG Matrix 的聯合創始人兼技術長 Subhashish Bhattacharya 告訴 TechCrunch。

三家新創公司最近籌集了可觀的資金，以擴大其固態變壓器技術的生產規模。本週，DG Matrix 完成了 6,000 萬美元的 A 輪融資，Heron Power 在 B 輪融資中籌集了 1.4 億美元。去年 11 月，Amperesand 籌集了 8,000 萬美元，以追逐蓬勃發展的數據中心市場。

現有的變壓器可靠且高效，但也僅此而已。它們是相對粗糙的儀器，主要由銅和鐵製成。它們對電網的變化做出被動反應，且每個設備只能處理一項任務。

「老式的鋼、銅和油浸式變壓器沒有任何監控，也沒有任何控制，」Heron Power 的創始人兼執行長 Drew Baglino 告訴 TechCrunch。在電力激增或發電廠跳脫離線的情況下，這可能成為一種負擔。

這些設備可以整合來自各種不同來源的電力——包括傳統發電廠、可再生能源和電池——並將這些電力轉換為多種不同電壓的交流電 (AC) 或直流電 (DC)，從而取代多個設備。

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對於數據中心而言，固態變壓器提供了一個極具吸引力的替代方案，讓它們能夠縮小電力系統的佔地面積，同時對電力的引導方式和位置進行更精細的控制。

固態變壓器問世之際，正值現有變壓器老化且新需求激增——這是一個經典的技術超級週期。根據洛磯山脈國家實驗室 (National Laboratory of the Rockies, NLR) 的數據，目前電網上的大多數變壓器已有數十年歷史。隨著數據中心、電動車充電器和電網其他部分的需求增加，NLR 預計到 2050 年，流經變壓器的電量將翻倍。

雖然數據中心是這些公司追逐的第一個市場，但他們也瞄準了電力網絡，僅在美國就有多達 8,000 萬台變壓器。

「所有的配電變壓器最終都需要更換。其中超過 50% 的變壓器已使用超過 35 年。升級的需求非常巨大，」Baglino 說。

由於它們是由矽基材料製成的，因此具有靈活性、可控性，且可以透過軟體更新。它們還能免受動搖銅市場的價格波動影響。

「功率半導體變得越來越便宜。不幸的是，鋼、銅和油的情況並非如此，」Baglino 說。「大宗商品價格可能隨處波動，而且通常是上漲的。」

在舊式變壓器中，電流通過繞在 O 型鐵芯一側的銅線流入變壓器。當電流流動時，它會在鐵芯中感應出磁場。在鐵芯的另一側，磁場在另一組銅線繞組中感應出電流。如果輸入側的電線繞組次數多於輸出側，則輸出側的電壓會降低。如果比例反轉，輸出電壓則會增加。

固態變壓器捨棄了銅繞組，轉而使用半導體，利用碳化矽或氮化鎵等材料來處理頻率轉換。它們可以有多種配置，最全面的設置由三個基本部分組成：將交流電轉換為直流電的整流器、改變直流電電壓的轉換器，以及將直流電轉回交流電的逆變器。

與鐵芯變壓器不同，固態變壓器可以處理雙向流動的電力，這使得它們在需要備用電源的地方（如數據中心）非常有用。

在數據中心，固態變壓器可以取代多種不同的設備，而不僅僅是從電網降壓的變壓器。每個數據中心都使用備用電源，這需要一系列設備將電力引入設施。固態變壓器可以在一個盒子中處理所有這些職責。

該技術還使數據中心能夠更輕鬆地整合所謂的「表後」(behind-the-meter) 電力，即發電容量直接連接到數據中心而非電網。這些通常需要另一組變壓器。

當與電網級電池結合使用時，固態變壓器還可以消除不斷電系統 (UPS)，從而為數據中心內部騰出空間放置更多機架。

「如果你把我們取代的所有東西的成本加起來，我們的成本僅為其中的 60% 到 70%，」DG Matrix 的聯合創始人兼執行長 Haroon Inam 告訴 TechCrunch。

DG Matrix 一直專注於其 Interport 技術，該技術可以將來自多個來源的電力路由到多個不同電壓的負載，該公司擁有多項關於此設置的專利。

與此同時，Heron Power 致力於改造數據中心、太陽能發電廠和電網級電池設施中的中壓電力。在數據中心，其 Heron Link 變壓器可以在備用電源啟動時為機架提供 30 秒的電力。總體而言，Heron Link 佔用的空間比現有部件少 70%。在太陽能發電廠，Heron Power 的變壓器可以以同樣的價格履行逆變器和變壓器的職責。

在直接對比中，固態變壓器的成本仍高於鐵芯變壓器。因此，在不久的將來，它們不太可能取代電網變電站中那些巨大的嗡嗡作響的盒子。

但在數據中心和電動車充電中心，固態變壓器可以取代多件設備，它們將開始取得進展。

當它們最終大量進入電網時，它們有潛力降低輸配電成本，這是導致公用事業帳單通膨的最大因素之一。

Baglino 表示，由於當今的變壓器是被動的，無法對波動做出反應，因此配電網絡在建設時預留了大量的備用容量。然而，固態變壓器可以對變化的條件做出反應，允許電網營運商通過相同的線路輸送更多電力。

「你實際上可以讓基礎設施變得更實惠，因為你通過相同的電線桿和電線輸送了更多的千瓦時，」他說。「這就是智慧化取代 100 年前設計的被動機械物體所能產生的巨大差異。」

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氣候領域資深記者

Tim De Chant 是 TechCrunch 的資深氣候記者。他曾為多家刊物撰稿，包括《連線》(Wired) 雜誌、《芝加哥論壇報》(Chicago Tribune)、Ars Technica、《The Wire China》以及他擔任創始編輯的 NOVA Next。

De Chant 也是麻省理工學院 (MIT) 科學寫作研究生課程的講師，並於 2018 年獲得麻省理工學院奈特科學新聞獎學金 (Knight Science Journalism Fellowship)，期間他研究了氣候技術並探索了新聞業的新商業模式。他獲得了加州大學柏克萊分校環境科學、政策與管理博士學位，以及聖奧拉夫學院 (St. Olaf College) 環境研究、英語和生物學學士學位。

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