微软如何运用高温超导技术增强电网韧性

作者：阿利斯泰尔·斯皮尔斯

微软全球基础设施营销总经理

在人工智能技术与海量数据并行发展的时代，电力供应正面临前所未有的挑战。当传统金属导体逐渐触及物理极限时，高温超导技术（HTS）凭借其“零电阻”的无损优势，正从实验室迈向数据中心。通过大幅提升电力密度并消除热积聚，该技术不仅能突破产能瓶颈，更为构建更紧凑、更环保的未来云基础设施开辟了全新可能。

随着 AI 技术和数据密集型计算的爆发式增长，高效、可靠的电力供应已成为发展的命脉。高温超导（HTS）正作为一项颠覆性的技术浮出水面。它能显著降低传输损耗，极大提升能源效率。目前，微软正在深入研究 HTS 技术，旨在为数据中心日益增长的电力需求寻求最优解，并进一步提升运营的可持续性。超导体的“无损”特性，让电力传输真正迈向高效。

超导体能让电流在流动时实现“零电阻”。这意味着我们不仅能更高效地输送电力，还能更快速地完成扩容。微软正探索如何利用该技术增强电网韧性，并降低数据中心对周边社区的影响。由于超导体在输送巨量电能时仅需极小的空间，它将助力我们打造更清洁、更紧凑的电力系统。

微软云运营与创新部门副总裁兼首席技术官朱迪·普里斯特与 VEIR 首席技术官埃尔汗·卡拉贾正在进行 3MW 超导电缆的出厂测试。

这一技术的应用将改写云端的配电模式，为 AI 技术等高负载需求保驾护航。为此，我们需要重新审视传统的电力设计方案。通过与超导技术伙伴及系统集成商紧密协作，我们正致力于将这一前沿科学转化为切实可行的解决方案，从而赋能客户与社区。

01超导体如何为数据中心提效增能

目前，大多数云基础设施的布线和输电线路仍使用铜或铝。虽然它们是优良导体，但 HTS 电缆的表现更好，因为它实现了电流的“零电阻”传输。HTS 电缆更轻、更细，且在输电过程中不发热、无电压降。该技术的核心在于可扩展的高可用冷却系统，它能将电缆维持在必要的低温环境，保障微软数据中心的高效运行。相比之下，电流在铜线中步步受阻，不仅损耗效率、产生热量，还限制了输电上限。而超导材料在冷却后可消除一切损耗与热积聚，彻底打破了输电距离的限制。

▲ 利用 HTS 技术减少数据中心的基础设施负担

◉ 为什么这对数据中心至关重要？

高温超导并非新概念，在能源、交通等领域已被研究多年。但直到最近，随着制造工艺和经济性的突破，它才具备了支撑微软云规模应用的可行性。数据中心往往在有限的占地内承载着巨大的电力负荷。传统导体让运营商陷入两难：要么扩建变电站、要么增加输电线，否则只能限制部署密度。超导体打破了这种权衡：它在不增加物理占地的前提下提升了“电力密度”，让现代设施在空间受限的情况下，依然能满足 AI 技术时代的电力需求。

在数据中心内部，更强劲的电力直达机架，支撑起高密度、高性能的业务负载。HTS 电缆比铜线更轻且传输距离更远，能有效优化机架间的功率分配，消除潜在瓶颈。我们在 OCP 2025开放计算技术大会上已分享了这一创新架构的愿景。

在实际应用中，HTS 已展示出惊人的潜力：在向服务器机架直接供电时，它能将电力线缆的尺寸缩小一个数量级，为数据中心内部配电打开了全新的想象空间。

微软云业务运营与创新部首席基础设施工程师鲁斯兰·纳吉莫夫，在世界上首个采用HTS驱动的机架原型旁（机架上方可见超导线缆）。

02以下一代电力架构驱动产能升级

HTS 技术高度契合微软云的长期发展规划。随着 AI 技术系统的扩张，电力供应依然是最大的瓶颈。通过引入超导体更新电力系统，我们可以构建更具弹性的基础设施，轻松应对云服务的增长需求，甚至在未来催生出全新形态的数据中心。

我们需要动态扩展电力容量，而非每次都推倒重建整套基建。下一代超导传输线在同等电压下，输电能力比传统线路高出一个数量级。这能显著缩短数据中心站点的互联与扩建周期，加速算力部署，以满足全球对云服务的渴求。超导体是数据中心和电网的一场底层变革，但这需要我们打破传统电力系统的固有思维，重新定义输电与数据中心的设计范式。

VEIR 首席执行官（微软气候创新基金投资公司）蒂姆·海德尔：“超导体是一项定义类别的技术，它将彻底改变从发电端到芯片端的整个电力价值链。在 VEIR，我们提供完整的电力传输方案，利用这些新型材料帮助客户攻克基建瓶颈，更快解锁产能，实现更高的电力与计算密度。

03更环保的电网，更友好的社区

HTS 系统不仅减少了能源损耗，还大幅缩减了输电所需的物理空间。从电网角度看，它能稳定电压并具备故障电流限制能力，不仅增强了数据中心的供电稳定性，也惠及周边的住宅、学校和医院。

更重要的是，这项技术降低了电力基建的“社会存在感”。传统的电力扩容往往意味着庞大且吵闹的设施，例如高压架空线和大型变电站，而 HTS 系统更小巧、更安静。它能以较低电压传输等量电力，减少了对施工通道和安全距离的要求。这意味着空间利用率更高、建设周期更短，对周边社区的影响也降到了最低。

美国超导公司 (AMSC) 首席执行官丹尼尔·麦加恩：“通过超导体，联邦爱迪生电力公司（ComEd）在不干扰当地商户和社区的情况下，完成了芝加哥电网变电站的互联。这一方案极大地增强了电网的韧性。”

随着全球希望减少煤炭、天然气和原油的使用以减少碳排放、实现气候变化目标，风能和太阳能等清洁能源变得越来越重要。

04探索数据中心的未来

高温超导技术只是微软勾勒未来数据中心蓝图的冰山一角。随着云端需求的持续跃升，从尖端的散热系统到更绿色的电力方案，无数创新技术正协同发力，助力我们构建更快速、更智能、更具可持续性的基础设施。