1AI數(shù)據(jù)中心驅(qū)動電力需求激增，能源與算力成為長期博弈主線。隨著AIGC等大模型技術(shù)落地加速，AI數(shù)據(jù)中心成為算力承載的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，功耗密度大幅上行，單柜功率由傳統(tǒng)的4-6kW躍升至20-40kW。2030年中美數(shù)據(jù)中心年用電量將分別達(dá)1.7量有望顯著提升，單臺服務(wù)器機柜的價格約為200-300萬美元，其中DC-DC模塊單卡價值已達(dá)1550元，整機配置可達(dá)1.2萬元，預(yù)計整體市場規(guī)模將超過199億元，國產(chǎn)廠商加速替代進程。電源HVDC與巴拿馬電源迭代替代UPS，高效供電架構(gòu)成主流趨勢。HVDC系統(tǒng)省去逆變環(huán)節(jié)，效率高達(dá)97.5%，在大型AI數(shù)據(jù)中心逐步普及；巴拿馬電源進一步簡化供電鏈路，提升系統(tǒng)效率至98.5%。中恒電氣等龍頭企業(yè)加快技術(shù)升級，滲透干式變壓器為核心組件，需求量提升推動單GW價值上行。AI數(shù)據(jù)中心對供電連續(xù)性與電壓穩(wěn)定高安全性優(yōu)勢成為主流。2023年數(shù)據(jù)中心變壓器市場規(guī)模為92億美元，預(yù)計2024-2032年CAGR超過7%。金盤科技2024年已柴油發(fā)電機組需求旺盛，核心設(shè)備價值量高企。高等級數(shù)據(jù)中心對備用電源提出強配置要求，柴油發(fā)電機組具備持續(xù)供電能力，市場需求持續(xù)釋放。2023年全球柴油發(fā)電機市場規(guī)模為194.6億美元，中國數(shù)據(jù)中心用柴油發(fā)電市場空間約為554億元?？铺╇娫矗翰裼桶l(fā)電機行業(yè)龍頭，市占率領(lǐng)先。2）濰柴重機：全球最大功率柴油發(fā)電機組生廠商，適配阿里、百度等云廠商數(shù)據(jù)中心。3）聯(lián)德股份：優(yōu)質(zhì)鑄件領(lǐng)軍者風(fēng)險提示:數(shù)據(jù)中心投資不及預(yù)期；海外貿(mào)易風(fēng)險；行業(yè)競爭 01AI數(shù)據(jù)中心用電需求上漲，能源供給體系亟待重構(gòu) 02電源模塊價值量抬升，AC/DC與 03供電體系迭代升級，HVDC加速替代傳統(tǒng)UPS 04變壓器成為AI電力系統(tǒng)剛需，出海挑戰(zhàn)與機遇并存 3資料來源：財聯(lián)社，證券時報網(wǎng)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，綠色創(chuàng)新發(fā)展研究院，華為研究院，中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，網(wǎng)易，架構(gòu)師技術(shù)聯(lián)盟公眾號，ESGNews，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明“算力的盡頭是電力”，AI數(shù)據(jù)中心或?qū)黼娫淳o缺及區(qū)域性缺電風(fēng)超過50萬千瓦時的電力，其每天用電量是美國家庭平均用電量的1.7萬多倍。預(yù)計2030年中、美數(shù)據(jù)中心年用電量分別將達(dá)1.7萬億千瓦時和1.2AI服務(wù)器功率較普通服務(wù)器高6～8倍，對能耗需求大幅提升。隨著深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計算機視覺等AI技術(shù)的不斷突破，大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型和實時數(shù)據(jù)處理任務(wù)對算力的需求急劇上升。AI數(shù)據(jù)中心將部署更多高性能計算設(shè)備，如GPU、TPU等專用硬件。數(shù)據(jù)中心的能耗不僅來源于計算設(shè)備本身，還包括輔助設(shè)施，如液冷、UPS系統(tǒng)等。液冷系統(tǒng)資料來源：華為研究院，英偉達(dá)產(chǎn)品說明書，Vertiv白皮書，西部證券研發(fā)中心環(huán)節(jié)：訓(xùn)練和推理。根據(jù)IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022年部署中，訓(xùn)練算力占比為41.5%，推理算力占比達(dá)到務(wù)需建立高度集中化的GPU集群?；贕PU的分布式工作原理，如果需要在減少訓(xùn)練時間的同時降低訓(xùn)練的成本，必須在更小空間內(nèi)部署更多的GPU服務(wù)器，提高集群算效。因此，智算中心機柜面臨功耗高密度化挑戰(zhàn)，單機柜功耗從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的4-6kW增由8卡GPU或NPU模組構(gòu)成?；谛酒臄?shù)值可推算每臺AI服務(wù)器的功耗在5-10kW，例如NVIDIA的8卡HGXA100超算平臺總功耗達(dá)V100（NVLink）A100（SX顯存寬帶8x2TB/sGPU功耗3.2kW5.資料來源：水晶球財經(jīng)網(wǎng)，ResearchGate，芝能汽車，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明6·AI數(shù)據(jù)中心電力供應(yīng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，以適配GPU集群的高密度負(fù)載需求。經(jīng)過從主干網(wǎng)換為0.8V超低壓直流電。從主干網(wǎng)接入的10kV+高壓交流電經(jīng)中壓配電系統(tǒng)分配后，輸入10kV/0.4kV變壓器，通過UPS（不間斷電源）將市電穩(wěn)壓后輸入PDU（配電單元）進行二次降壓，而后輸入AC/DC電源模塊。機柜內(nèi)電源模塊中PSU（電源供應(yīng)單元）將電網(wǎng)提供的交流電（AC）轉(zhuǎn)換為AI服務(wù)器穩(wěn)定運行所需的直流電（DC）。最后，芯片電源模組將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為芯片所需的超低直流電壓?！るS著算力及功耗的增加，電力系統(tǒng)面臨優(yōu)化散熱方案的挑戰(zhàn)。普遍使用的液冷技術(shù)分為浸潤式、冷板式、噴淋式三種，與傳二次側(cè)（TCS側(cè)）采用不導(dǎo)電的冷卻液直接或間接與服務(wù)器接觸，提升換熱效率。數(shù)據(jù)中心備用電源包括BBU（備用電池單元）、UPS、柴油發(fā)電機等，UPS、BBU響應(yīng)時間較柴油發(fā)電機快，但持續(xù)時間不長。柴油發(fā)電機響應(yīng)時間約為100秒，其作10kVAC→400V/480VAC400V/480VAC→DC→400V/480VAC400V/480VAC→230V/400VAC230V/400VAC→50VDC資料來源：PowerSystemDesign，證券時報網(wǎng)，西部證券研發(fā)中心?AI電源架構(gòu)三層協(xié)同，保障算力芯片穩(wěn)定供電。AI服務(wù)器電源是數(shù)數(shù)據(jù)中心電源采用三級電源架構(gòu)設(shè)計：首先通過機柜外電源確保供電安全，再經(jīng)由機架電源AC/DC轉(zhuǎn)換裝置進行電力分配，最后通過芯片電源模組DC/DC完成精準(zhǔn)降壓，進而實現(xiàn)從電網(wǎng)到?機柜外電源：機柜外電源架構(gòu)升級，HVDC與巴拿馬電源加速替代UPS。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心供電架構(gòu)正從傳統(tǒng)UPS向更高效的HVDC（高壓直流）及巴拿馬電源演進。UPS技術(shù)成熟穩(wěn)定，但受到能效瓶頸與占地面積限制。HVDC取消逆變環(huán)節(jié)，直接輸出直流電，顯著提升傳輸效率。巴拿馬電源則進一步突破，采用移相變壓器替代傳統(tǒng)干變并整合進系統(tǒng)內(nèi)部，能量轉(zhuǎn)換效率提升至97%。?AC/DC：PSU迭代驅(qū)動AC/DC升級，第三代半導(dǎo)體加速滲透。PSU是AI服務(wù)器機柜中提供電源的重要組件，其主要功能是將外部交流電轉(zhuǎn)換為計算機內(nèi)部各個組件所需特定電壓的直流電，具有提供穩(wěn)定電源、過載保護、短路保護的功能。由于更高的功率密度及轉(zhuǎn)換效率需求，碳化硅、氮化鎵等第三代半導(dǎo)體器件進入PSU電源領(lǐng)域，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的輸出功率可提高約50%。?DC/DC：DC/DC精準(zhǔn)降壓，支撐AI集群高能效運行。DC/DC環(huán)節(jié)進一步將電壓轉(zhuǎn)換為芯片級電壓直流電，如供給GPU和CPU使用的直流低電壓。芯片中的降壓型穩(wěn)壓器（BUCK）通過周期性開關(guān)來控制輸出電壓，將輸入電壓通過MOSFET實現(xiàn)電壓降資料來源：數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運營管理公眾號，數(shù)字儲能網(wǎng)，C2ES，騰訊官網(wǎng)，西部證券研發(fā)中心直流供電相較傳統(tǒng)交流供電系統(tǒng)，可節(jié)約15%-30%能耗：數(shù)據(jù)中心內(nèi)大部分IT設(shè)備內(nèi)部均需直流供電，而當(dāng)前數(shù)據(jù)中心電力供應(yīng)普遍采用交流供電系統(tǒng)，需要經(jīng)過多次電能轉(zhuǎn)換，既增加了設(shè)備的能耗，也對供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成影響。這在在高密度、高功耗的AI數(shù)據(jù)中心尤為明顯。而直流供電（HVDC）在遠(yuǎn)程電力傳輸、整合可再生能源和互聯(lián)電網(wǎng)方面更高效。因此，2022年全球微電網(wǎng)市場規(guī)模約為289億美元，2027年預(yù)計達(dá)到607億美元，復(fù)合增長率16%。2024年，多部委聯(lián)合發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案》要求加快微電網(wǎng)項目建設(shè)。微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護，裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，也能在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨運行。新能源微網(wǎng)是一種基于分布式能源的電力系統(tǒng)，它可以整合太陽能、風(fēng)能、儲能系統(tǒng)等8交流微電網(wǎng)、交直流混合微電網(wǎng)等。直流微電網(wǎng)通過直流母線整合分布式電源、儲能與負(fù)荷通過電力電子變換器向不同電壓等級的負(fù)荷供電，相比交流微電網(wǎng)可更高效地接納風(fēng)、光等分布式可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)碳排放目標(biāo)。伴隨AI產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，數(shù)據(jù)中心用電量在持續(xù)上升。完整的直流微電網(wǎng)解決方案能夠提高電源利用效率，利用儲能裝置發(fā)揮削峰填谷能力，使供電方式更加靈活。此外，直流微網(wǎng)能夠提高數(shù)據(jù)中心供電的可靠性和穩(wěn)定性直流供電蓄電池可作為電源并聯(lián)在負(fù)載端，當(dāng)外部電網(wǎng)不穩(wěn)定時，蓄電池可資料來源：Opentechdiary，艾意凱咨詢，中央政府門戶網(wǎng)站，智研咨詢，Gpower，21世紀(jì)經(jīng)濟網(wǎng)，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明9能源互聯(lián)網(wǎng)加速構(gòu)建，分布式能源與智能電網(wǎng)深度融合。能源互聯(lián)網(wǎng)大量由分布式能量采集裝置,分布式能量儲存裝置和各種類型負(fù)載構(gòu)成的新型電力網(wǎng)絡(luò)、石油網(wǎng)絡(luò)、天然氣網(wǎng)絡(luò)等能源節(jié)點互聯(lián)起來,以實現(xiàn)能量雙向流動的能量對等交換與共享網(wǎng)絡(luò)。我國能源互聯(lián)網(wǎng)政策自“九五”規(guī)劃起步，推動能源結(jié)構(gòu)向清潔化、數(shù)字化與智能化持續(xù)）：高壓電網(wǎng)建設(shè)，新建特高壓輸電線路總長度達(dá)4萬公里，新增變電干網(wǎng)架的特高壓交流輸電網(wǎng)絡(luò)及11條特高壓直流輸電工程，實現(xiàn)“西儲一體化：“源網(wǎng)荷儲”即包含了電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲能四方面要素的綜合性電力系統(tǒng)。截至2024年3月，全國已有27個省份、自治區(qū)）：電網(wǎng)建設(shè)：智能電網(wǎng)通過分布式能源、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、信息通信等技術(shù)部署電力供應(yīng)，通過儲能裝置提高電網(wǎng)靈活性。國家電網(wǎng)計劃在“十四五”期間投入2.23萬億元用于電網(wǎng)升級，全國電網(wǎng)總投資預(yù)計近3萬億元，南方電網(wǎng)公司預(yù)計2025年，配電網(wǎng)將達(dá)5000萬千瓦分布式光伏、250萬臺充電樁接入水平，2027年基本實現(xiàn)柔性化、智能9資料來源：德勤，國家能源局，南方能源建設(shè)，MDPI，西部證券研發(fā)中心例不斷提高、負(fù)荷波動加劇以及綠色低碳發(fā)展要求不斷提字化、智能化為核心的新型電力系統(tǒng)已成為主流趨勢。近年來，通過“AI+能?運用“專家系統(tǒng)”，優(yōu)化調(diào)度策略：電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)驗的要求較高，AI技術(shù)的“專家系統(tǒng)”是指在利用信息據(jù)庫，讓AI技術(shù)具備專家的能力，能夠觀察電力系統(tǒng)實時電價、空間氣象等多模態(tài)數(shù)據(jù)實現(xiàn)儲能設(shè)備的足時提供及時補充，在電力過剩時高效儲能，能夠·用戶側(cè)智能負(fù)荷管理：AI大模型基于設(shè)備歷史運行工況、氣象條件、地形地 01AI數(shù)據(jù)中心用電需求上漲，能源供給體系亟待重構(gòu) 02電源模塊價值量抬升，AC/DC與 03供電體系迭代升級，HVDC加速替代傳統(tǒng)UPS 04變壓器成為AI電力系統(tǒng)剛需，出海挑戰(zhàn)與機遇并存 資料來源：明陽電路公眾號，中方信報公眾號，ElectronicDesign，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，西部證券研發(fā)中心AI服務(wù)器電源的功率密度和效率需大幅提升表：AI服務(wù)器電源較普通服務(wù)器電源要求更高的功率密度、更強的轉(zhuǎn)換效率等?AI算力推動電源需求激增，GPU能耗進入TWh時代。AI服務(wù)器電源的特殊性主要在于其功率密度和效率。國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)指出，2023年NVIDIA芯片的電力消耗已達(dá)7.3TWh，2026年電力消耗將達(dá)2023年的10倍。隨著AI服務(wù)器功耗的快速提升，服務(wù)器電源必須在保持效率不變的情況下通過提升功率密度以滿足AI服務(wù)器在處?單機柜功率最高突破120kW，模塊化挑戰(zhàn)升級。AI系統(tǒng)在訓(xùn)練過程中需要用到GPU和TPU等加速器，它們可以處理重復(fù)性和密集型計算，但卻異常耗電，功率大幅提升。如英偉達(dá)的D總共需要3200W的系統(tǒng)總功率；而最新一代的DGX-2超級計算機則插入標(biāo)準(zhǔn)機架中，電源功率隨著算力需求的增加而提升，功率密度的提升是主要難點。H100服務(wù)器機架的10.2KW的功率需要配備19.8kW的電源，而NVL72機架的120KW功率則要求198KW的電源模塊。AI服務(wù)器電源的功率密度可達(dá)100W/立方英寸，遠(yuǎn)超普通服務(wù)器電源的50W/立方英寸。?轉(zhuǎn)換效率提升至98%，支撐AI服務(wù)器穩(wěn)定高效運行。傳統(tǒng)服務(wù)器電源的轉(zhuǎn)換效率一般在96%，而AI服務(wù)器電源則需達(dá)到97.5%-98%的/只需要兩顆800W的電源，較低資料來源：芝能汽車，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫，浪潮信息官網(wǎng)，TrendForce，西部證券研發(fā)中心AI電源服務(wù)器需求快速增長，價值量有望提升2023統(tǒng)計，各類先進的AI模型，如DeepMindGopher、Hugging?全球服務(wù)器出貨回暖，AI服務(wù)器需求快速增長。受益于AI大模型快速發(fā)展，算力需求快速提升，而AI服務(wù)器作為算力承載的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其出貨量有望快速增長。根據(jù)TrendForce集邦咨詢統(tǒng)計，2023年AI服務(wù)器（包含搭載GPU、FPGA、ASIC等）出貨量近120萬臺，同比增長38.4%，在整體服務(wù)器出貨量中占比接近9%，2022-2026年AI服務(wù)器出貨量C?AI服務(wù)器對電源要求更高，有望提升服務(wù)器電源價值量。大模型提升。AI服務(wù)器功率是普通服務(wù)器的6-8倍，因此需要的電源也相應(yīng)增加，通用服務(wù)器通常使用2個800W電源，而AI服務(wù)器則需4個1800W電源。服務(wù)器電源價格通常與其功率成正相關(guān)，故價值量或NF5170G7支持1+1冗余550W/800W/1300WCRPS標(biāo)準(zhǔn)電源，而其AI服務(wù)器NF5468G7卻需要4個1600W/2000W/2200W/3000W80Plus鉑金/鈦金PSU，支持N+N冗余，電源數(shù)量及功率要求均有明顯提升，后者價值量自然更高。0202220232024E20資料來源：英偉達(dá)產(chǎn)品說明書，麥格米特官網(wǎng)，麥格米特公司公告，麥格米特2023年報，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免日晚間發(fā)布公告，正式成為英偉達(dá)的供應(yīng)商伙伴。在2024年10月15日至17日召開的OC最新電源系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有6個5500瓦電源模塊，在1U服務(wù)器電源架中提供總計33kW的功率，效率高達(dá)9lCRPS高規(guī)格電源產(chǎn)品獲認(rèn)可，麥格米特電源進展迎來超預(yù)期點。在服務(wù)器電源領(lǐng)域，英特爾的通用冗余電源標(biāo)準(zhǔn)（CRPS）是壘較高，麥格米特作為供貨商之一，其CRPS系列服務(wù)器電源穩(wěn)定性強，最高覆蓋功率可達(dá)2200W，為國家新基建所需求的數(shù)據(jù)中心建設(shè)的計算設(shè)備提供高功率密度電源。全系列CRPS電源的平臺完善可滿足客戶不同設(shè)備的選擇，2023年底該項目進入驗證階段。輸出電流輸出電流46.00A/2.50A67.00A/2.50資料來源：臺達(dá)，新思界網(wǎng)，Yahoo，36kr，麥格米特官網(wǎng)，新能源產(chǎn)業(yè)家公眾號，新浪財經(jīng)，CINNO公眾號，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明15續(xù)高位運行，株洲生產(chǎn)基地儲能設(shè)備產(chǎn)線維持滿產(chǎn)狀態(tài)，海外訂單交付實效遠(yuǎn)超客戶預(yù)期。全球化布局方面，泰國工廠擴建進度加快。除英偉達(dá)外，麥米也在對接谷歌、博通、字節(jié)等廠商。博通首席執(zhí)行官HockTan表示，預(yù)計2027年市場對定制款A(yù)I芯片的需求規(guī)模為600億至900億美元,ASIC的應(yīng)用有望進一步打開國內(nèi)外AI電源需求空間?！ゎA(yù)計麥格米特25年占英偉達(dá)AI電源20%份額，結(jié)合近期麥格米特新獲取的小批量訂單份額情況等因素判斷，預(yù)計麥格米特產(chǎn)品通過驗證并綁定英偉達(dá)GB300芯片，2025年有望占據(jù)英偉達(dá)AI電源超20%份額。除麥米外，比亞迪電子也AC/DC電源行業(yè)龍頭，市占率過半，提資料來源：倚天資本公眾號，功率之心公眾號，杰華特2024半年報，晶豐明源2024年報，新浪財經(jīng)，芯源系統(tǒng)公眾號，EEPW公眾號，與非網(wǎng)公眾號，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明16AI服務(wù)器中DC-DC單卡價值達(dá)到1550元，傳統(tǒng)服務(wù)器平均包含2個GPU，而AI服務(wù)器以4-16個GPU為主，一臺含有8個GPU的服務(wù)器的價值達(dá)到5080顯卡設(shè)計中，14相GPU核心供電模塊由MPS生產(chǎn)的MP29816控制器和14顆MP87993DrMOS主導(dǎo)。的原廠，兩家公司將提供以往由MPS獨家供給的電壓調(diào)節(jié)器組件，這不僅有助于降低英偉達(dá)的供應(yīng)成本壓工藝和DC-DC控制技術(shù)，推出了用于CPU供電、單芯片可支持60A以上輸出電流的智能功率級（DrMOS）和多領(lǐng)域，產(chǎn)品完全符合NVIDIA最新的OpenVRe資料來源：麥格米特2024年年報，歐陸通2024年年報，iFinD，西部證券研發(fā)中心·麥格米特：麥格米特是以電力電子及相關(guān)控制技術(shù)為基礎(chǔ)的電氣自動化公司，專注于電能的變換、自動化控制和應(yīng)用。公司產(chǎn)品主要包括智能家電電控產(chǎn)品、電源產(chǎn)品、新能源及軌道交通部件、工業(yè)自動化、智能裝泛使用，其型號眾多，功率差異較大，涉及的行業(yè)較為分散，各個電源廠家的市場定位不盡一致，因此·歐陸通：公司專注于電源領(lǐng)域，主要從事開關(guān)電源產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。公司作為快速發(fā)展的開關(guān)電源企業(yè)，致力于為客戶提供可靠、高效、智能的開關(guān)電源產(chǎn)品。目前公司主要產(chǎn)品包括電源適配器、數(shù)據(jù)中心電源和其他電源等。在服務(wù)器電源產(chǎn)品及解決方案上，公司已推出了包括3200W鈦金M-CRPS服務(wù)器電源、1300W-3600W鈦金CRPS服務(wù)器電源、3300W-5500W鈦金和超鈦金GPU服務(wù)器電源、浸沒式液冷服務(wù)器電源及機架式電源解決方案等核心產(chǎn)品，2024年數(shù)據(jù)中心電源業(yè)務(wù)營業(yè)收入為14.59億元，同比增長79.95%，毛利率為25.04%，同比增加5.49%，主要系高功率服務(wù)器電源產(chǎn)品出貨占比提升，·比亞迪電子：業(yè)務(wù)涉及智能手機、智能穿戴、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、游戲硬件、機器人、無人機、通信設(shè)備、新能源汽車、醫(yī)療健康設(shè)備等多元 01AI數(shù)據(jù)中心用電需求上漲，能源供給體系亟待重構(gòu) 02電源模塊價值量抬升，AC/DC與 03供電體系迭代升級，HVDC加速替代傳統(tǒng)UPS 04變壓器成為AI電力系統(tǒng)剛需，出海挑戰(zhàn)與機遇并存 資料來源：NTTTechnicalReview，西部證券研發(fā)中心?HVDC電源系統(tǒng)主要由交流配電單元、整流模塊、蓄電池、直流?HVDC工作原理：在市電正常時，整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電，供給IT設(shè)備并為蓄電池充電；在市電續(xù)為IT設(shè)備供電。與傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)需經(jīng)過AC-DC-DC/AC換不同，HVDC方案通常實現(xiàn)單級AC-DC轉(zhuǎn)換，從而避免和靜態(tài)開關(guān)等幾部分組成。UPS不會因短暫停電中斷、可以一直供應(yīng)高品質(zhì)電源，有效保護精密儀器的電源設(shè)備。UPS類似穩(wěn)壓?工作原理：UPS在市電正常時，UPS不間斷電源通過整流器將有一條市電輸入，兩臺UPS互為冗余；2N系統(tǒng)中有兩資料來源：中國電源產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，新浪科技，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明20?優(yōu)勢：HVDC系統(tǒng)減少了交流/直流轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，通常只需要一次AC/DC轉(zhuǎn)換，因此節(jié)約10%-20%。此外，HVDC電源集成化程度高，占/%資料來源：交流科技圈，IDC電氣研究所公眾號，倚天資本公眾號，數(shù)智元公眾號，臺達(dá)公眾號，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明21移相變壓器取代工頻變壓器，并從10kVAC到240VDC整個供電鏈路做到了優(yōu)化集成。開關(guān)的短路電流容量，并結(jié)合整流模塊單元，對傳統(tǒng)供電架構(gòu)的配電層級進行優(yōu)化整合，縮短了傳統(tǒng)供電中從變壓器240V/336VHVDC柜間的漫長鏈路，簡化了此鏈路中的多級配電。與傳統(tǒng)供電系統(tǒng)架構(gòu)比，巴拿馬電源供電鏈路中的開關(guān)器件加簡潔高效、成本更低。利用多脈沖移相變壓器實現(xiàn)低THDi和高功率因數(shù)，從而去掉了功率模塊內(nèi)部的功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)。這部分環(huán)節(jié)省，使得巴拿馬電源模塊僅僅負(fù)責(zé)調(diào)壓即可，拓?fù)浯蟠蠛喕K效率可以達(dá)到峰值98.5%。在輕載下20%時，效率就高達(dá)97.5%以上，其優(yōu)勢更明顯。巴拿馬電源中30kW的功率模塊和傳統(tǒng)240VDC系考慮一定余量系統(tǒng)圖，一般實際運行約40%負(fù)載。2N（巴拿馬+市電）方案：A電源移相變壓器功率分成兩部分輸出，一部分給整流模塊，一部分給IT設(shè)備，實現(xiàn)一路“巴拿馬+一路市電”模式，提高系統(tǒng)效率，預(yù)計整體效率提升0.5%。10kVAC–380VAC380VAC–DC–220VAC220VAC–12/48VDCHVDC10kVAC–380VA資料來源：臺達(dá)官網(wǎng)，巴拿馬供電技術(shù)白皮書，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明22?巴拿馬電源適用于大型新建數(shù)據(jù)中心，改造場景受限制約推廣節(jié)奏。?優(yōu)勢：具有高效率，高可靠性，高功率密度，高功率容量，兼維護方便等特點。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的供電方案，占地面積減少50%，其設(shè)備和工程施工量可節(jié)省40%，其功率模塊的效率高達(dá)98.5%，架構(gòu)簡潔可靠性高，精簡了中間環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)上設(shè)計緊湊?劣勢：其變壓器需要定制，設(shè)備成本較傳統(tǒng)變壓器高；在適用性方面，對于新建的大型數(shù)據(jù)中心，巴拿馬電源夠充分利用電源系統(tǒng)的容量，降低電源系統(tǒng)的TCO；對于小型數(shù)據(jù)中心或現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)改造，巴拿馬電源方案限制條件較多，如無法替換資料來源：新浪財經(jīng)，MarketResearchFuture，覽富財經(jīng)，中恒電氣2024年年報，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾應(yīng)用中，HVDC因效率高（省去逆變損耗）、成本/占地優(yōu)勢，預(yù)計替代UPS成主流，以1100kW系統(tǒng)為例2024年UPS市場規(guī)模約90-100億元，HVDC在國內(nèi)市場場規(guī)模將從2023年的91.95億美元增長至167.53億據(jù)中心采用中恒電氣HVDC方案。除互聯(lián)網(wǎng)云廠商外，中恒行內(nèi)蒙古金融科技中心提供40MWHVDC系統(tǒng)，同步部署AI能耗第三代HVDC技術(shù)，將電壓平臺從400V提升至400V—800V，可直接NVIDIAGB200等高功率GPU集群的供電需求。該技資料來源：科華數(shù)據(jù)2024年報，華為新聞動態(tài)，智研咨詢，觀研報告網(wǎng)，新能源產(chǎn)業(yè)家公眾號，ResearchNester，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明24務(wù)院印發(fā)《推動大規(guī)模設(shè)備更新和消費品以舊換新行動方案》，將UPS電源納入直接刺激UPS存量市場需求。2024年，隨著數(shù)字中國建設(shè)加速，新型工業(yè)經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智慧電源行業(yè)也延續(xù)穩(wěn)定增長態(tài)勢。根據(jù)數(shù)據(jù)，2024年中國UPS市場規(guī)模為108.2億元，同比增長10.75%，將達(dá)到127.3億元。同時，模塊化UPS市場份額將超過非模塊化UPS，2026年預(yù)計達(dá)到51.8%。從功率大小來看，我國不場競爭呈現(xiàn)頭部企業(yè)主導(dǎo)態(tài)勢，行業(yè)整體集中度較高，技為企業(yè)競爭核心。國內(nèi)UPS市場中具有高端研發(fā)、生產(chǎn)能力的廠商較少，中低端產(chǎn)品供應(yīng)過剩。頭部廠商研發(fā)創(chuàng)新目標(biāo)為提高效率、穩(wěn)定方向發(fā)展?？迫A數(shù)據(jù)UPS以模塊化為主，搭配自主研發(fā)的鋰電系統(tǒng)，匹配海外超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的綠色化改造需求；施耐德GalaxyV系列UPS通過“E變換”模式將效率提升至99%。2024年的57.5億美元增長到2027年的145.5科華數(shù)據(jù)將“出?！弊鳛楣竞诵膽?zhàn)略方向，計劃加速拓展海外磷酸鐵鋰UPS攻占通信基站市場，在東南亞“一帶一路”通信基站中市占率超科華數(shù)據(jù)華為vertiv其他資料來源：上觀新聞，IDC新聞，中恒電氣官網(wǎng)，西部證券研發(fā)中心或超大型數(shù)據(jù)中心中應(yīng)用廣泛，如阿里巴巴、騰訊、百度等互聯(lián)網(wǎng)巨頭的數(shù)據(jù)中心。大型政企的數(shù)據(jù)中心也逐漸采用HVDC系伴，是央企電信的天翼云、國家互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、超算中心的長期合作伙伴。此外，由中恒電氣提供HVDC電源系統(tǒng)的騰訊長三角人工智能先進計算中心、百度智算中心等算力中心為騰訊、百度大模型業(yè)務(wù)提供算力支撐，也印證了中恒HVDC供電方案產(chǎn)品、技術(shù)優(yōu)勢。創(chuàng)新平臺”和“天河天元大模型”。中恒電氣為天津超算中心設(shè)備提供380V直流超算電源，裝機容量約80MW。同時，這些直用了智能化管理和監(jiān)控技術(shù)，可以實時監(jiān)測電能消耗、溫度和故障情況，及時進行預(yù)警和調(diào)整，提資料來源：中恒電氣2024年報，禾望電氣2024年報，通合科技2024年報，科華數(shù)據(jù)2024年報，iFinD，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明26·中恒電氣：數(shù)據(jù)中心電源公司面向數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用場景提供HVDC電源、預(yù)制化Panama電力模組、精密配電等智能供電產(chǎn)品。2024年公司保持與中國移動、中國鐵塔等通信運營商的緊密合作，在中國移動2024年開關(guān)電源集中采購項目4個標(biāo)段均實現(xiàn)中標(biāo)，在近年運營商集采招標(biāo)位居行業(yè)前列。2024年數(shù)據(jù)中心電源板塊營業(yè)收入6.7億元，占營業(yè)收入比重為3·禾望電氣：公司主營產(chǎn)品涵蓋風(fēng)電、光伏、儲能、制氫、大容量電源、電能質(zhì)量以及電氣傳動解決方案。公司自主研發(fā)的大容量電源產(chǎn)品，涵·通合科技：公司專注于電力用UPS/逆變電源和數(shù)據(jù)中心HVDC產(chǎn)品的研發(fā)、銷售，HVDC產(chǎn)品包括高壓直流供電模塊、配套的監(jiān)控底層系統(tǒng)以及整機系統(tǒng)，主要應(yīng)用于各數(shù)據(jù)中心的直流供配電領(lǐng)域。該系列產(chǎn)品包括240V、336V、750V三個電壓等級，以風(fēng)冷產(chǎn)品為主，·科華數(shù)據(jù)：公司業(yè)務(wù)涵蓋智算中心、智慧電能、清潔能源三大領(lǐng)域。公司智算中心業(yè)務(wù)推出數(shù)據(jù)中心不間斷電源UPS產(chǎn)品，功率范圍覆蓋300kVA-1200kVA，具備塔式//// 01AI數(shù)據(jù)中心用電需求上漲，能源供給體系亟待重構(gòu) 02電源模塊價值量抬升，AC/DC與 03供電體系迭代升級，HVDC加速替代傳統(tǒng)UPS 04變壓器成為AI電力系統(tǒng)剛需，出海挑戰(zhàn)與機遇并存 資料來源：華辰變壓器股份有限公司2023年報，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運營管理公眾號，維基百科，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明28變壓器是利用電磁感應(yīng)原理來改變交流電壓的裝置。變壓器主要構(gòu)件是初級線圈、次級線圈和鐵芯（磁芯）。主要功能有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等。以我國電力系統(tǒng)為例，發(fā)電機輸出的中壓電能需經(jīng)變電環(huán)節(jié)升至110kV～1000kV，方能實現(xiàn)大規(guī)模、低線損的遠(yuǎn)距離輸電，電能輸送至用電區(qū)域后需降至110kV～10kV分配和接入各類工業(yè)企業(yè)、公建設(shè)施等用電負(fù)荷較大的終端用戶，數(shù)據(jù)中心等級高低決定其供電架構(gòu)選擇。數(shù)據(jù)中心的配電變壓器常選用干式變壓器，采用2N或N+1配置。大型、中型和小型數(shù)據(jù)中心的一級負(fù)荷的配電變壓器采用2N配置，小型數(shù)據(jù)中心在采用避免單點故障的低壓供電系統(tǒng)的前提下也可采用N+1配置。資料來源：ElectricalEngineeringPortal，CIRCUITGLOBE，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部200kV、110kV、66kV)，額定容量一般在200MVA以上。2）配電變壓器：配電變壓器用于低壓配電網(wǎng)（11kV、6.6kV、3.3kV、440V、230V這里考慮了全天效率。它是變壓器在24小時內(nèi)以kW在負(fù)載周期波動時在低于滿負(fù)載的情況下運行資料來源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院，西部證券研發(fā)中心·按照冷卻方式不同，變壓器分為干式變壓器和油浸式變壓器。干式變壓器依靠空氣對流進行自然冷卻或增加風(fēng)機進行冷卻，絕緣介質(zhì)一般為環(huán)氧樹脂或Nomex紙，一般用于綜合建筑內(nèi)（地下室、樓層中、樓頂?shù)龋┘叭藛T密集等要求防火、防爆的場所。油浸式變壓器依靠變壓器油作冷卻介質(zhì)和絕緣介質(zhì)，根據(jù)防火防爆要求，油浸式變壓器一般安裝在獨立的變壓器室樹脂、絕緣紙等在弱電網(wǎng)接入、偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、異步電網(wǎng)互聯(lián)等方面具有顯著的技術(shù)要手段；適合陸上風(fēng)光遠(yuǎn)距離、大容量送電；形成堅強電網(wǎng)資料來源：廣州國際電源展公眾號，GlobalMarketInsights，TransformersMagazine，西部證券研發(fā)中心需24小時連續(xù)工作，每時段有過載運行，輸出要穩(wěn)定，對產(chǎn)品的一致性、可靠性要求高，電壓波動過大會影響芯片計算效率甚至導(dǎo)致宕機。從產(chǎn)能角度器。主變壓器負(fù)責(zé)引入市電并降壓，為整個數(shù)據(jù)中心園區(qū)供電。低壓配電室變壓器將電力精準(zhǔn)分配至各機房樓層。地面每層機房設(shè)有UPS配電室，電源7%。根據(jù)下游領(lǐng)域拆分，數(shù)據(jù)中心變壓器市場分為主變壓器和UPS配電變壓器。根據(jù)GlobalMarketInsights，2023年UPS部分擁有約65%的市場份額；按區(qū)域拆分，北美市場占比最高（33），元。自2019年起，變壓器價格已上漲40%，供應(yīng)緊張態(tài)勢至少延續(xù)至2026年底。隨著AI數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域需求爆發(fā)，以及原材料硅鋼片、電磁線受上游產(chǎn)業(yè)擴展周期制約，變壓器市場供過于求，交付周期通常為6-8個月，且短期內(nèi)難以提高產(chǎn)能。資料來源：金盤科技2024年年報，證券時報網(wǎng)，億能電力公眾號，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明32據(jù)中心訂單的企業(yè)分為電網(wǎng)系企業(yè)和民營企業(yè)。民營企業(yè)主要以金盤科技、明陽電氣金盤科技：全球干式變壓器頭部廠商。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，公司憑借低損耗、低噪音、過載能力強、高可靠性、適應(yīng)長期過載要求等優(yōu)勢，持續(xù)為國內(nèi)外客戶提供綠色節(jié)能、安全可靠的AIDC模塊化電源裝備（包含變壓器，成套開關(guān)電力模塊、能源管理等產(chǎn)品）。2024年公司簽訂了明陽電氣：主營箱式變電站、開關(guān)設(shè)備、變壓器。公司自主研發(fā)數(shù)字化、智能化環(huán)保新型電力設(shè)備——MyPower數(shù)據(jù)中心電力模塊，具有可快速部署、場地適應(yīng)性強、運維效率高等特點，依靠電力功能模塊的高度集成提高數(shù)據(jù)中心整體運行效率。公司為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域提供成熟的成套開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品，與騰訊、京東、中國移動等知名企業(yè)建立了穩(wěn)定億能電力：公司經(jīng)營變壓器、電抗器及其輸配電設(shè)備成套裝置的研發(fā)、制造、銷售、技術(shù)服務(wù)；在字節(jié)跳動馬來西亞數(shù)據(jù)中心項目中，公司供應(yīng)金盤科技全球干式變壓器頭部廠商、數(shù)據(jù)中心客戶包括百度、華主要生產(chǎn)變壓器、電抗器等輸配電產(chǎn)品，技術(shù)實力強，市場地位穩(wěn)固，產(chǎn)品廣泛路、城市軌道交通等領(lǐng)域，成功切入字節(jié)跳動?xùn)|南亞數(shù)據(jù)中心供 01AI數(shù)據(jù)中心用電需求上漲，能源供給體系亟待重構(gòu) 02電源模塊價值量抬升，AC/DC與 03供電體系迭代升級，HVDC加速替代傳統(tǒng)UPS 04變壓器成為AI電力系統(tǒng)剛需，出海挑戰(zhàn)與機遇并存 資料來源：水晶球財經(jīng)網(wǎng)，飛瑞電源，pdpcba，digikey，fgwilson，Cyberpower，Atemitech，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明34?UPS與柴油發(fā)電機組合應(yīng)用，形成可靠穩(wěn)定的備電方案。《數(shù)據(jù)中心方策中各自承擔(dān)不同角色。當(dāng)市電中斷時，超級電容可以在極短時間內(nèi)釋放儲存的電能，為服電力，防止數(shù)據(jù)丟失。同時超級電容還可抑制電壓波動、消納電網(wǎng)浪涌。UPS蓄電池在電力供應(yīng)不穩(wěn)定或中斷時能迅速切換到儲能模式，為關(guān)鍵設(shè)備提供臨時的電力支持。與超級電容相比，UPS響應(yīng)偏慢但持體積小等優(yōu)勢。BBU采用DC-DC轉(zhuǎn)換方式，相較于UPS采用AC-DC的轉(zhuǎn)換方式可以節(jié)約能耗。另外，BBU布置在IT機柜內(nèi)部，相較于機柜外放電時長幾秒幾分鐘資料來源：云柴動力有限公司官網(wǎng)，數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范，LeesPower，Pengky，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部的免責(zé)聲明35?柴油發(fā)電機組是將柴油發(fā)動機與發(fā)電機組合的發(fā)電設(shè)備。其工作原理是柴油發(fā)動機燃燒柴油，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能（壓燃或火花塞點燃推動活塞、曲軸旋轉(zhuǎn)），發(fā)電機與發(fā)動機曲軸相連，利用旋轉(zhuǎn)機械能經(jīng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能。由于機動性和獨立性高，柴油發(fā)電機常備用來作為應(yīng)急備用電源。數(shù)據(jù)中心常用的柴油發(fā)電機組一般為1.6-2MW的大功率機型，由柴油發(fā)動機、發(fā)電機、控制系統(tǒng)三大關(guān)鍵部分構(gòu)成。其中，發(fā)動機作為核心，成本占比達(dá)60%-70%，包含機體、曲柄連桿機構(gòu)等多個系統(tǒng)；發(fā)電機成本占比約20%，由定子、轉(zhuǎn)子等部件組成；控制系統(tǒng)成本占比約10%，?柴油發(fā)電機組是數(shù)據(jù)中心的主要后備電源之一，高等級數(shù)據(jù)中心需強制配備。根據(jù)我國《GB50174-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》，數(shù)據(jù)中心分為A、B、C三等級，A級數(shù)據(jù)中心應(yīng)由雙重電源供電，并應(yīng)設(shè)置備用電源。備用電源宜采用獨立于正常電源的柴油發(fā)電機組；后備柴油發(fā)電機組的性能等級不應(yīng)低于G3級；A級數(shù)據(jù)中心發(fā)電機組應(yīng)連續(xù)和不限時運行，發(fā)電機組的輸出功率應(yīng)滿足數(shù)據(jù)中心最大平均負(fù)荷的需要。B級數(shù)據(jù)中心發(fā)電機組的輸出功率可資料來源：GPOWER上海動力展公眾號，華全發(fā)電機組公眾號，F(xiàn)ortuneBusinessInsights，MarketResearchFuture，康明斯2024年財報，卡特彼勒2023年財報，西部證券研發(fā)中心請仔細(xì)閱讀尾部機的主要市場份額。在數(shù)據(jù)中心的建設(shè)中，柴油發(fā)電機組扮演著不可或缺的關(guān)鍵角色。發(fā)動機是柴油發(fā)電機主要高功率柴油發(fā)動機生產(chǎn)廠商包括康明斯、MTU、三菱、卡特彼勒、科勒電力等，國內(nèi)玉柴動力、濰柴動力等208.4億美元增長到2032年的370.3億美元，預(yù)測期內(nèi)復(fù)合年增長率為7.45%。從數(shù)據(jù)中心基