电网跟不上数据中心扩张，微软押注高温超导

人工智能与云计算 workloads 飙升，使数据中心的电力需求急剧增长。

据国际能源署估计，美国数据中心用电量到2035年将从目前的200太瓦时增至640太瓦时，是现有的3倍。

与此形成鲜明对比的是，美国大部分输电基础设施老旧（40年以上），新的高压线路建设往往需要7–10年才能完成。

大型数据中心项目的建设恐怕会因为缺电而延后。

因此，微软正在努力研究，如何在不大幅扩建传统电网的前提下满足不断上涨的能源需求。

微软如何突破数据中心瓶颈

微软投资了高温超导技术企业VEIR，完成了3兆瓦级HTS电缆在模拟数据中心的试验：在传输相同功率下，HTS电缆相比传统铜缆，体积和重量能缩小约10倍。

所以，HTS（High-Temperature Superconducting ）若能从发电端开始应用，并贯穿输电、配电环节直达数据中心，由于在相同功率下所需电缆体积更小，单位空间内可输送的电力会明显提升。

如今，微软云基础设施团队已在内部搭建了全球首个HTS供电机架原型。

HTS电缆与传统铜/铝导体的技术差异

特性	传统铜/铝导体	高温超导电缆 (HTS)	优势
电阻	存在电阻，输电时产生热量损耗	低于临界温度时几乎无电阻（近零损耗）	输电效率大幅提高，减少能耗
发热	电流通过发热，需要大量冷却措施	不发热（仍需冷却保持超导状态）	省去大量散热能耗
尺寸/体积	需粗大电缆以承载高电流；在数据中心内部占用空间大	载流能力极高，同等功率下可用更细、更小的电缆	节省空间，数据中心可布局更高密度
重量	较重（铜密度高）	较轻（超导材料密度低）	安装维护更简便，减少结构负担
冷却需求	常温运行，无需额外制冷	需保持极低温（约–200℃，可用液氮制冷）	增加系统复杂性，但现代工业制冷方案成熟
材料	铜、铝等常规金属	钇钡铜氧化物等陶瓷型超导材料	能承受高电流高温，稳定性好
成本	材料与制造成本低	当前较高（材料昂贵，冷却系统增加成本）	随规模化制造和研发投入增加，成本有望下降
维护可靠性	维护成熟简单	需要维护冷却系统，维护复杂度高	可靠性有待长期现场检验

HTS电缆在输电效率与容量密度上有绝对优势。（theverge.com）

传统铜缆在高电流下会发热并出现电压降，而HTS电缆几乎消除了这些损失；在相同电压下可传输更高的电流。

缺点是需要低温环境（增加设备复杂性）和目前的高生产成本。

但对超大规模数据中心来说，HTS 电缆体积小、传输过程中几乎不产生热损耗，就能减少对传统母线槽和大型配电室的依赖，留出更多计算设备的空间。

对数据中心建设的影响

如果高温超导电缆得以商业化部署，美国数据中心的扩建将大为加速。为何？

1.提高扩容速度：

HTS电缆能在现有场地内提供10倍以上的电力容量。在无需建造更多变电站或长距离输电线路的情况下，就能提升数据中心的用电密度。由于HTS不必经历传统电网扩容的冗长周期，企业启动新数据中心项目就能加速。

2.选址与布局更灵活：

HTS线路所需的通道宽度远小于常规高压线。传统输电线需约70米宽的隔离区，而超导线仅需约2米宽即可传输等量电力。

未来在高速公路、城市等用地紧张区域布线时，HTS有更大的灵活性，减少土地征用和审批障碍。若将HTS应用于园区级供电，还能利用更紧凑的走廊串联多个站点，更迅速地构建起区域性数据中心网络。

3.支撑更大规模AI算力：

HTS电缆本质上能够零损耗输电。新一代HTS输电线在相同电压下可传输量级更高的功率，加速站点互联和容量扩张。面对持续上涨的AI运算需求，企业可更快速地在线部署更多服务器，不受电力瓶颈限制。

一旦HTS电缆大规模被企业投入使用，数据中心的扩建和建造都将加速。或许，也意味着微软能最先灵活地应对不断增长的AI算力需求。