固态断路器行业报告：AIDC功率提升，固态断路器或走向刚需

——固态断路器行业报告 本报告导读： AIDC正向高功率高电压趋势发展，电路保护的安全性升级。凭借无电弧、微秒分断与好维护等优点，固态断路器（SSCB）有望从可选走向刚需。 电气设备《国网投资快速增长，电力设备出海持续高景气》2026.06.01电气设备《【国泰海通电新】储能招投标、价格及装机数据库20260519》2026.05.19电气设备《【国泰海通电新】储能招投标、价格及装机数据库20260511》2026.05.11电气设备《【国泰海通电新】储能招投标、价格及装机数据库20260413》2026.04.13电气设备《【国泰海通电新】储能招投标、价格及装机数据库20260308》2026.03.08 投资要点： 配电保护正向电力电子化演进，固态断路器重新定义配电安全与智能。断路器是电路的自动保护开关，在电路发生过载、短路等异常时快速自动切断电源，保障电网安全稳定运行。面对新能源发电、AI数据中心等新场景、新需求的发展，考虑到传统机械断路器分断速度较慢、易产生电弧、高频场景长期使用维护成本高的问题，断路器行业正逐步向具备1）微秒级分断电路；2）无电弧；3）维护成本低；4）具备可控主动防护的固态断路器（SSCB）产品迭代。 AIDC供电架构向高压直流（HVDC）演进，固态断路器有望成为刚需。随着AIDC供电架构由传统48V低压直流向800V HVDC升级，相比传统交流配电系统，在直流、高压、大功率运行环境下，即使是局部短路、绝缘失效或连接器故障，也可能在极短时间内形成大电流冲击，造成巨大的经济损失。固态断路器（SSCB）通过电子方式控制电流通断，无需机械触点开断故障电流，可避免触点分离过程中产生的电弧问题，并显著提升故障响应速度，可以较好的适配数据中心HVDC的供电链路故障电流上升快、直流灭弧难、故障隔离窗口短等问题。 固态断路器产业链日渐成熟，相关企业加速布局。2025年12月，国际电工委员会（IEC）发布全球首部固态断路器专项标准，为固态断路器行业的规模化商用创造了条件。据QYResearch统计，2025年全球固态断路器市场销售额为2.32亿美元，已在数据中心、船舶、航空航天、新能源等多个领域实现应用，预计2032年将达到11.16亿美元，年复合增长率（CAGR）为34.0%。目前看，固态断路器产业链主要涉及核心材料功率半导体的企业和电气设备企业，呈现由海外头部企业主导，国内企业快速发展的局面。风险提示：HVDC导入不及预期：固态断路器量产不及预期 目录 1.配电保护正向电力电子化演进，固态断路器重新定义配电安全与智能...32.AIDC供电架构向高压直流（HVDC）演进，固态断路器有望成为刚需.52.1.800V有望成为AIDC 2027-2028年新的供电架构................................52.2.直流高压电（HVDC）灭弧比交流电难，电路保护要求升级.............62.3.固态断路器（SSCB）更适配HVDC电路安全需求.............................73.固态断路器行业标准成熟，产业应用逐步开拓中.......................................74.投资建议..........................................................................................................95.风险提示..........................................................................................................9 1.配电保护正向电力电子化演进，固态断路器重新定义配电安全与智能 断路器是电路的自动保护开关，在电路发生过载、短路等异常时快速自动切断电源，避免设备烧毁、火灾及触电事故，防止单点故障引发连锁反应，保障电网安全稳定运行。 数据来源：ABB官网，国泰海通证券研究 分断速度、灭弧能力和可靠性是断路器的核心指标。断路器需要在故障分断过程快速对故障进行响应，通过触点分离实现电流切断，并消灭触点分离过程中产生的电弧。在频繁切换的场景中，分断过程响应越及时、灭弧越简单、使用寿命越长，断路器可靠性就越高。从工作原理上看，断路器可分为机械式断路器、固态断路器（又称半导体断路器）和混合式断路器（又称半导体混合断路器）。 随着新能源发电、AI数据中心等新场景、新需求的发展，传统机械断路器已有的弊端成为制约其应用的因素： 1）分断电路毫秒级，速度较慢。传统断路器依赖机械触点的物理运动来完成电路分断，其动作过程涉及脱扣器触发、传动机构带动、触头分离等多个机械环节，整体响应时间通常为毫秒级。在新能源发电、AI数据中心母线故障等场景中，故障电流的上升速率可达每毫秒数万安培。毫秒级的响应延迟意味着在断路器动作前，故障电流已攀升至峰值，系统设备已承受巨大的热应力和电动应力冲击。对于采用碳化硅等宽禁带半导体的新型电力电子设备，其过流耐受能力往往仅有数百微秒，传统断路器的动作速度无法满足其保护需求。速度瓶颈已成为传统方案在新型电力系统中应用的首要障碍。 2）易产生电弧，分断可靠性下降。触点分离时，电路中的电流在触头间隙中电离周围介质形成高温电弧，在中高压工业场景下，电弧温度可达数千甚至上万摄氏度。电弧高温会直接烧蚀触头表面，导致接触电阻增大、温升加剧，缩短设备使用寿命。其次，电弧飞溅可能引发相间短路或对地短路，引燃周围可燃物造成火灾。此外，在直流系统中不存在交流电的自然过零点，电弧无法自行熄灭，必须依赖复杂的灭弧装置强行拉断，这既增加了设备体积和成本，也降低了分断可靠性。随着光伏直流侧电压提升至1500V、电动汽车平台电压升至800V及以上，直流电弧的熄灭难度进一步加大，传统机械式方案正面临技术天花板。 3）长期使用存在机械磨损，高频操作场景维护成本高。传统断路器长期可靠运行高度依赖其机械系统的状态，频繁的分合闸操作会导致弹簧疲劳、转轴磨损、触点氧化或烧蚀等一系列老化问题。这些退化使得断路器动作阈值漂移、脱扣时间离散性增大，甚至出现拒动或误动的风险。为确保系统安全，用户需定期进行预防性检修、机械特性测试及保护定值校验，这在大规模部署场景中需要极高的运维人力和时间成本。此外，机械磨损导致的电气寿命有限，也限制了其在需要高频操作场景中的应用。 固态断路器（SSCB）内部搭载MOSFET、IGBT、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等高性能功率半导体器件，搭配高精度故障检测单元、驱动控制单元和电压钳位保护电路。固态断路器通过用电子电路结构替代传统机械结构，相较于机械式断路器，其优点体现为： 1）微秒级分断电路。固态断路器故障分断时间小于20μs，较传统机械断路器快100～1000倍，能够在故障电流达到峰值前及时完成切断。半导体与能量吸收器并联设计，能量吸收效率高于99.80%，冷却系统可选自然对流、风扇或液体循环，控制温升，保障半导体器件安全工作。 2）无电弧。固态断路器以半导体器件替代机械触点，分断过程无电弧产生，无触头粘连现象。可在极端工况下隔离故障，提升供电保护。 3）维护成本低。固态断路器无机械触点，无触头磨损，在额定电流下电气寿命达1,000,000次，可紧急分断次数超过30,000次，适用于高频操作场景。全生命周期无需维护，配合实时监控与远程管理，能够使运维成本降低约50%，总拥有成本下降。 4）具备可控主动防护的能力。固态断路器具备可编程能力，支持复杂控制逻辑，能够配合高精度电流互感器等传感器，识别电流瞬变等动态特征，实现主动保护和智能控制。控制器通过监控电流、电压及温升，反馈运行状态，配合远程管理。 数据来源：A Review of Solid-State Circuit Breakers，IEEE Transactions on Power Electronics，2021 2.AIDC供电架构向高压直流（HVDC）演进，固态断路器有望成为刚需 2.1.800V有望成为AIDC 2027-2028年新的供电架构 随着AI机柜功率持续提升，800V HVDC等高压直流方案正成为AIDC电源架构的重要演进方向。传统路径下，数据中心通常采用低压直流供电，电能需要在配电侧、机柜侧和服务器侧经过多级转换后供给GPU等核心负载。随着AI机柜功率向100kW以上提升，低压大电流带来的线缆损耗、铜材用量和系统复杂度问题逐渐凸显，升压成为降低损耗、提升供电效率的重要需求。800V HVDC路径下，架构电流仅为传统48V方案约1/16，线缆、母排截面积大幅缩减；AC/DC转换环节前移至设施侧，形成800V DC高压直流母线，再通过Sidecar或机柜侧电源模块向AI服务器供电，从而减少中间转换环节、降低传输电流和线缆复杂度。 据TrendForce分析，NVIDIA正推进800V HVDC Power Rack方案，计划于2026年第三季度完成备货，预计将率先应用于Vera Rubin平台，并于2027年起逐步扩大采用范围，产业化进程持续推进。 数据来源：Delta Electronics 2.2.直流高压电（HVDC）灭弧比交流电难，电路保护要求升级 交流电（AC）与直流电（DC）在故障分断时存在本质差异。交流电的电流和电压会周期性变化，以50Hz交流电为例，每秒会出现100次自然过零点。当断路器触点分离后，电流会在过零点附近自然降至零，电弧能量迅速减弱并熄灭，因此，交流电电路中惯常利用交流电过零特性采用机械式断路器分断电路。不同于交流电，直流电不存在自然过零点，电流始终保持同一方向流动。当断路器触点断开时，回路中的电流仍会持续流过空气间隙形成电弧。由于电流不会自然衰减，在高压场景下电弧能够持续燃烧并维持较高温度，不仅容易烧蚀触点，还可能损坏线缆、连接器以及电路中设备。 数据来源：ABB《Introduction to Direct Current Applications》 数据来源：ABB《Introduction to Direct Current Applications》 相比传统交流配电系统，高压直流系统对于故障隔离速度和保护精度要求更高。随着AIDC供电架构由传统48V低压直流向800V HVDC升级，在直流、高压、大功率运行环境下，即使是局部短路、绝缘失效或连接器故障，也可能在极短时间内形成大电流冲击，故障发生时释放的短路能量更大。对于800V DC架构而言，电网侧电能经AC/DC转换后形成HVDC母线，再通过Sidecar供电模块分配至各个AI机柜。若某一机柜或供电模块发生故 障，故障电流可能沿直流母线快速传播，进而影响同一母线上的其他设备，造成巨大的经济损失。 2.3.固态断路器（SSCB）更适配HVDC电路安全需求 固态断路器（SSCB）凭借其快速响应、无电弧分断和少维护特性，有望成为HVDC电路保护的重要发展方向。在AIDC HVDC供电架构下，高价值的服务器机柜需要更快的故障检测能力、更强的直流分断能力以及更高的安全防护等级。固态断路器（SSCB）通过电子方式控制电流通断，无需机械触点开断故障电流，可避免触点分离过程中产生的电弧问题，并显著提升故障响应速度，可以较好的适配数据中心HVDC的供电链路故障电流上升快、直流灭弧难、故障隔离窗口短等问题。 从HVDC供电链路来看，固态断路器（SSCB）可部署在整流器输出端以及DC母线至负载侧的关键节点，形成分级保护架构：1）整流器输出端的SSCB主要用于隔离整流模块与DC母线之间的故障，避免前级故障向母线侧扩散；2）DC母线至Sidecar（侧挂式电源单元）负载侧的SSCB则用于实现支路级快速保护，在单个负载或支路发生异常时快速切断故障支路，避免影响整个直流母线系统运行。通过前级与负载侧的多点配置，SSCB能