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数据中心电力设备专题:人工智能推动算力需求爆发电力设备迎来成长新赛道-国信证券

浏览:次    发布日期:2025-02-20

  人工智能迎来应用拐点,23-28年数据中心新增IT负载CAGR高达24%

  算力是数字经济时代的核心生产力,是继热力、电力之后重要的新生产力。2020年以来全球大模型快速发展迭代,以DeepSeek为代表的开源模型大幅降低AI门槛,根据杰文斯悖论推理和应用需求有望出现爆发式增长。2023年全球计

  算设备算力总规模达到1397EFops,其中智能算力占比为63%;预计2030年全球算力将超过16ZFlops,2023-2030CAGR达42%,其中智能算力占比超过90%。根据Semi Analysis,2023年全球数据中心IT负载规模约为49GW,预计 2028年达到140GW,23-28年CAGR高达24%;其中,AI负载有望达到80-85GW,五年时间增长约20倍。AI革命背景下,全球主要云服务商资本开支快速放量,美国四大云厂2025年资本开支预计超过3100亿美元,同比增长43%;国 内以字节跳动、阿里、腾讯为代表的头部互联网企业纷纷加大数据中心基建力度。

  数据中心配套电力设备容量可达算力芯片的3-5倍,2026年变压器+开关柜+UPS+HVDC市场空间预计可达730亿元

  北美新建数据中心资本开支约为70-120亿美元/GW,其中非IT设备占比20%-40%,非IT设备中柴发、变配电、UPS/HVDC等电力设备占比50%-70%。数据中心供电系统主要包括变压器/开关柜、UPS/HVDC、服务器电源(AC/DC)、 板卡电源(DC/DC)四大环节。数据中心供电设备对于可靠性要求极高,对企业品牌、技术和质量稳定性提出较高要求,且往往采用冗余配置方式提供备用。根据相关数据,数据中心IT负载约为芯片功率的1.4-1.5倍,总功率约为IT负 载的1.2-1.3倍,考虑UPS/HVDC实际负载率和冗余配置,数据中心配套电力设备容量可达算力芯片的3-5倍。我们预计,2024-2026年全球数据中心新增IT负载分别为7.7/12.3/16.9GW,CAGR为48%,2026年配套变压器、开关柜、 UPS、HVDC市场空间预计分别达到76/304/304/46亿元。

  算力芯片功耗提升带动机架功率密度持续提升,2023年全球数据中心单机柜平均功率为20.5kW,英伟达GB200 NVL72机柜功率已超120kW;根据维谛预测,2030年前后用于智算中心的GPU机柜峰值功率有望达到MW级。机柜功率 密度的快速提升对供配电设备效率、占地等方面提出空前要求,过去五年全球主要企业纷纷推出集成化与模块化产品,大幅节省占地面积、提升综合效率、缩短交付周期。HVDC方案起步于2007年前后,与UPS相比具有供电效率高、 结构简单、占地面积小等优势,目前行业渗透率约为15%-20%,包括台达、维谛和中恒在内的主要企业大力推广HVDC应用,未来渗透率有望稳步提升。巴拿马电源在HVDC基础上进一步提升设备集成度,进一步提升效率、减少占地。 2023年以来,包括百度、阿里、Meta、谷歌等企业纷纷发布或启动下一代高压HVDC产品,将直流电压从240/336V提升至±400/750V,进一步降低服务器端损耗。SST(固态变压器)由电力电子变换器和高频变压器组成,可实现高 压交流至低压直流/交流的电压变换及能量双向流动,在保持巴拿马电源优势的基础上进一步提升部署灵活性,最高直流输出电压已达1000V。大型数据中心装机容量往往超过20MVA,而公共配网往往面临容量不足的问题,未来发供电 自建有望成为主流方式,进一步带动110/220kV电力设备需求。

  服务器电源(AC/DC)是数据中心供电重要环节,负责将UPS/HVDC输出高压交流/直流转变为服务器适用的12/48V直流。与传统服务器电源相比,AI服务器电源功率密度大幅提升,单位价值量是传统服务器电源的4倍以上。我们预计, 2024-2026年全球服务器电源市场空间为143/587/933亿元,其中2025-2026年英伟达GB200/300服务器电源市场规模约393/589亿元。无源铜缆连接(DAC)适用于服务器内部信息互联,具有损耗低、成本低的优势;英伟达GB200 NVL72中NVLink全部通过DAC实现,总长度约3200米。我们预计,仅考虑英伟达GB200/300应用,2027年铜连接铜缆市场空间可达41亿元。BBU(Battery Backup Unit)是数据中心可选的电源备份方案之一,将电池在服务器中进 行分布式部署,较集中式UPS具有灵活度高、寿命长、效率高等优势;英伟达GB200/300有望引入BBU方案,我们预计2027年市场空间可达43亿元。

  数据中心电力设备品类众多,电力传输链路较长,包括维谛、伊顿、施耐德等在内的全球巨头深耕细分领域多年,已形成完整的产品序列和强大的解决方案提供能力;国内企业聚焦数据中心行业时间较短,但在各细分产品和环节已具备 较强的竞争优势,头部企业正逐步建立解决方案提供能力。此外,随着算力芯片国产替代的持续推进,数据中心价B体育官网 B体育网址值链有望整体向中国企业转移。 从事变压器/开关柜业务的公司包括金盘科技、明阳电气、伊戈尔、伊顿等,从事UPSB体育官网 B体育网址/HVDC业务的公司包括中恒电气、科士达、科华数据、维谛技术等,从事服务器电源业务的公司包括麦格米特、欧陆通、泰嘉股份等,从事BBU业务 的公司包括蔚蓝锂芯、豪鹏科技、亿纬锂能等,从事铜连接业务的公司包括沃尔核材、安费诺等。