電力設(shè)備新能源行業(yè)AIDC系列：電源、配電、冷卻的發(fā)展趨勢

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請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明AI浪潮推動服務(wù)器功率提升，AIDC供配電架構(gòu)或?qū)l(fā)生重大變化。全球AI市場規(guī)模擴增，數(shù)據(jù)中心資本開支加速。芯片單體功耗急速增加，帶動單臺服務(wù)器功耗提升。芯片方面，英偉達的H100和H200單芯片功耗為700W，GB200達到2700W，單芯片功耗顯著提升；服務(wù)器配置方面，區(qū)別于傳統(tǒng)8卡服務(wù)器的常規(guī)10KW的功耗、40KW的整機柜功率，GB200

NVL72架構(gòu)則需要72顆GPU，整體功率大幅提高到120KW。AI訓(xùn)練和推理任務(wù)需要處理海量數(shù)據(jù)，對算力的需求激增，這要求GPU具備更高的計算能力，單體功耗顯著提升，進而帶動機柜功耗的大幅增加。未來AIDC的需求呈現(xiàn)高功率、高密度、高效率、高可靠性趨勢，這將使整個數(shù)據(jù)中心的供配電架構(gòu)發(fā)生重大變化。同時，大功耗下散熱系統(tǒng)也將變得尤為關(guān)鍵。電源趨勢：高效率、高功率1、機柜外電源：高壓HVDC方案創(chuàng)新提出，可進一步提升效率。傳統(tǒng)HVDC輸出電壓等級240、380V，未來新一代HVDC將提高到750V/800V等輸出電壓，直流供電系統(tǒng)減少交直流變換環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換效率可從95%提升到98%。2、機柜內(nèi)電源：AI服務(wù)器電源升級，功率密度提升。PSU架構(gòu)從3kW、3.3kW到8kW、12kW的電源功率進階，功率密度將從32W/立方英寸提升至100W/立方英寸，核心是通過硅、SiC、GaN等半導(dǎo)體材料提升電源的功率密度，以在有限的空間內(nèi)提供更高的功率輸出。傳統(tǒng)8卡服務(wù)器為6*3.3kW的電源架構(gòu)，NVL72架構(gòu)為6*5.5kW*8的電源架構(gòu)。同時也可能加入BBU的設(shè)計作為后備電源。配電趨勢：預(yù)制化、模組化、智能化配電相關(guān)變化：未來AIDC的趨勢正朝著超大規(guī)模和快速部署等方向演進，這將推動電力模組化、預(yù)制化、智能化趨勢，集成配電柜、變壓器、UPS/HVDC等環(huán)節(jié)，節(jié)省供配電部分的占地面積，工廠預(yù)制連接銅排，現(xiàn)場施工簡便，提升安裝效率，同時可集中監(jiān)控管理設(shè)備運行。AIDC配電的新趨勢將帶動電路元器件升級，同時電能質(zhì)量管理也需要提升。此外母線的應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心里也可能提升，前端連接母線替代傳統(tǒng)電纜，末端連接智能小母線方案。核心要點1*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明冷卻趨勢：液冷方案滲透率提升。在高功率密度機柜的場景下，為了解決機柜間的散熱需求，液冷方案逐漸興起。液冷方案的散熱能力更強，同時可以降低數(shù)據(jù)中心的PUE。隨著機架密度升至20kW以上，多種液冷技術(shù)應(yīng)運而生，從而滿足高熱密度機柜的散熱需求。AIDC供配電環(huán)節(jié)投資建議1、機柜內(nèi)電源（AI服務(wù)器電源）：電源功率密度升級，建議關(guān)注【麥格米特】【歐陸通】【泰嘉股份】等。2、機柜外電源（UPS/HVDC）：機柜外電源不可或缺，新資本開支涌入，利好集群化潛在新技術(shù)高壓HVDC等方案，建議關(guān)注【科華數(shù)據(jù)】【禾望電氣】【中恒電氣】【科士達】等。3、AIDC配電：配電環(huán)節(jié)整體價值量占比較高，后續(xù)隨著資本開支增加市場規(guī)模有望擴大，同時電力模組化趨勢重點是配電環(huán)節(jié)的變化，配電&電路元器件建議關(guān)注【良信股份】【明陽電氣】

【宏發(fā)股份】【法拉電子】【中熔電氣】；

變壓器【金盤科技】【伊戈爾】等；智能母線【威騰電氣】；同時建議關(guān)注電能質(zhì)量環(huán)節(jié)。4、冷卻環(huán)節(jié)：建議關(guān)注【英維克】【高瀾股份】【同飛股份】【申菱環(huán)境】5、備用電源：柴油發(fā)電機環(huán)節(jié)，建議關(guān)注【科泰電源】等。風(fēng)險提示：下游資本開支不及預(yù)期；行業(yè)競爭加劇風(fēng)險；技術(shù)替代風(fēng)險。2核心要點*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明電源趨勢：高效率、高功率03AI浪潮推動服務(wù)器功率提升023配電趨勢：預(yù)制化、模組化、智能化04數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)解析01冷卻趨勢：液冷方案滲透率提升05投資建議06風(fēng)險提示07*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)解析401.*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)資料來源：

《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》知網(wǎng)、《阿里云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施初級運維工程師》知網(wǎng)、民生證券研究院圖表：數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)

低壓配電終端配電服務(wù)器電源風(fēng)冷一級電源：HVDC/UPS兩路市電，一到兩路柴發(fā)，變電設(shè)備，開關(guān)設(shè)中高壓配

中高壓配電電備，雙電源設(shè)備、母線等各種低壓柜，元件、母線等列頭柜，PDU，元件，母線等AC-DC，DC-DC，超級電容，BBU配電系統(tǒng)電源系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)液冷數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)：為機房內(nèi)所有需要動力電源的設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的支撐。一般來說，A級數(shù)據(jù)中心采用雙路電源供電，10kv市電進線到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的末端，常見的兩路供電同時處于熱備份狀態(tài)，一路斷電時另一路會支持關(guān)鍵負載持續(xù)供電。從上游到下游包括中壓柜、變壓器、低壓配電柜，配電柜進線進到UPS，通過整流再給到PDU做最終分配，分配給各個服務(wù)器。01災(zāi)備電源：柴油發(fā)電機5*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)資料來源：《全面掌控數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)》

王紅偉，張明

、通信電源人公眾號、民生證券研究院016A級數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)主要有3種架構(gòu)：2N、DR、RR。2N系統(tǒng)：2個供配電單元同時工作，互為備用，每個單元均能滿足全部負載的用電需要。正常運行時，每個單元向負載提供50%的電能；當(dāng)一個單元因故障停止運行時，另一個單元向負載提供100%的電能。

可克服單電源系統(tǒng)存在的單點故障瓶頸，增強供電系統(tǒng)可靠性。DR系統(tǒng)：分布冗余。由N(N≥3）個配置相同的供配電單元組成，N個單元同時工作。將負載均分為N組，每個供配電單元為本組負載和相鄰負載供電，正常運行下，每個供配電單元的負荷率為66%。當(dāng)一個供配電系統(tǒng)發(fā)生故障時，其對應(yīng)負載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。RR系統(tǒng)：后備冗余。由多個供配電單元組成，其中一個單元作為其它運行單元的備用。當(dāng)一個運行單元發(fā)生故障時，通過電源切換裝置，備用單元繼續(xù)為負載供電。圖表：數(shù)據(jù)中心2N系統(tǒng)配電架構(gòu) 圖表：數(shù)據(jù)中心DR系統(tǒng)配電架構(gòu)圖表：數(shù)據(jù)中心RR系統(tǒng)配電架構(gòu)*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明701資料來源：數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運營管理公眾號、民生證券研究院整理數(shù)據(jù)中心主要設(shè)備環(huán)節(jié)兩路市電：每一路市電供電容量滿足數(shù)據(jù)中心全部電力需求，兩路電源負荷設(shè)備輸入端自動切換，正常時同時供電，各承擔(dān)50%負載。柴油發(fā)電機：獨立于正常電源，當(dāng)正常電源發(fā)生故障時，作為備用電源承擔(dān)數(shù)據(jù)中心正常運行所需要的用電負荷。變壓器：將市電6kV/10kV/35kV(3相)轉(zhuǎn)換成380V/400V(3相)，供后級低壓設(shè)備用電。UPS：掛載的蓄電池與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路為重要服務(wù)器負載持續(xù)供電，保證數(shù)據(jù)中心不斷電，同時能凈化電網(wǎng)。斷路器：接通、承載以及分斷正常電路條件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路(例如過載、短路)下接通，承載一定時間和分斷電流?？照{(diào)系統(tǒng)：由制冷循環(huán)和空氣循環(huán)組成，制冷循環(huán)即利用有限的制冷劑在封團的制冷系統(tǒng)中，不斷的在基發(fā)器處吸熱汽化，進行制冷降溫，將熱量從室內(nèi)微運到室外，主要分為水冷和風(fēng)冷兩類。其他系統(tǒng)：保障數(shù)據(jù)中心的正常運轉(zhuǎn)、安全管理及高效運營的其他系統(tǒng)，包括照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等。圖表：數(shù)據(jù)中心供電核心系統(tǒng)框圖 圖表：數(shù)據(jù)中心供配電具體流程圖*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明后備電源——柴油發(fā)電機組資料來源：通信電源人公眾號、《數(shù)據(jù)中心供配電技術(shù)分析》賈橋龍，李培仁，于謀川，魏濤，張冬冬、民生證券研究院801柴油發(fā)電機組是數(shù)據(jù)中心的后備電源之一，獨立于正常電源，由柴油內(nèi)燃機組、同步發(fā)電機、油箱、控制系統(tǒng)4個部分組成，柴油為燃料產(chǎn)生高溫、高壓燃氣，燃氣膨脹推動活塞使曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生機械能，最終機械能轉(zhuǎn)換為電能輸出。市電故障時ATS（自動轉(zhuǎn)換開關(guān)）自動將電源切換到發(fā)電機作為主電源，發(fā)電機快速啟動并對外輸出穩(wěn)定可靠的電能，保障數(shù)據(jù)中心正常運行。根據(jù)Uptime

Insituite數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)可用性劃分，Tier

I（基礎(chǔ)型）、Tier

II（組件冗余型)、Tier

III（同時可維護型）、Tier

IV（容錯型），每一級都需要配備用于停電的發(fā)電機，最常見的Tier

III始終需要提供備用電源冗余；《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》GB50174-2017規(guī)定，后備柴油發(fā)電機組的性能等級不應(yīng)低于G3級（這一級別開始性能就能滿足一些設(shè)備備用供電使用需求），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)中心最大平均負荷的需要。優(yōu)點：燃油相對便于存儲；維護相對簡單，只需進行定期的燃油過濾和更換、定期更換冷卻液和機油；啟動時間更短，啟動時只需將燃油噴射到高壓燃油泵和噴油器中，經(jīng)過壓縮和點火即可自動燃燒從而啟動；緊急帶載能力較強，首次加載功率可以達到備用功率的50%～70%;過載能力強，可在100%功率下長時間安全穩(wěn)定運行。圖表：Caterpillar數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組 圖表：數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機組*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明AI浪潮推動服務(wù)器功率提升902.*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明10全球AIDC建設(shè)浪潮來襲02全球AI市場規(guī)模擴增，未來幾年將成為萬億美元市場。根據(jù)Precedence

Research數(shù)據(jù)，2023年全球AI市場規(guī)模為5381.3億美元，2024年全球AI市場規(guī)模預(yù)計為6382.3億美元，2024年至2034年將持續(xù)大幅擴增，CAGR達19.1%。北美區(qū)域占據(jù)了最大的市場份額，23年占比達到全球的37%。未來除了北美區(qū)域以外，預(yù)計亞太地區(qū)將成為預(yù)測期內(nèi)增長最快的人工智能市場。海外數(shù)據(jù)中心投資大幅抬升，北美是全球最大的數(shù)據(jù)中心市場。2024年第三季度，北美四大廠商資本開支持續(xù)增長，微軟Q3資本支出達200億美元，同比增長78%，公司預(yù)計2025年投資約800億美元用于數(shù)據(jù)中心開發(fā)；谷歌Q3資本支出為131億美元，同比增長62%，最大支出為技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，其中第一是服務(wù)器，第二是數(shù)據(jù)中心；亞馬遜Q3資本支出為226.2億美元，同比增長81%，公司財報電話會議中預(yù)計2024全年資本支出達到750億美元，資本支出主要集中在擴展數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，促進AWS（云計算業(yè)務(wù)）和Gen

AI（生成式人工智能）；MetaQ3資本支出為92億美元，同比增長36%，主要為服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的投資，全年預(yù)估為380-400億美元，2025年預(yù)估大幅增長。海外資本開支持續(xù)加速。2025年1月21日，美國總統(tǒng)宣布由OpenAI、日本軟銀集團、Oracle組成的聯(lián)合企業(yè)“星際之門”(Stargate)，在美開啟大規(guī)模智算中心建設(shè)，在德克薩斯建立智算中心和所需的發(fā)電設(shè)施，初期投資為1000億美元，預(yù)計未來四年增長到5000億美元，以支持AI技術(shù)發(fā)展。資料來源：Precedence

Research、各公司財報、工商時報、財聯(lián)社、民生證券研究院整理圖表：2023-2034年全球AI市場規(guī)模（單位：十億美元）公司 投資計劃微軟作為技術(shù)合作伙伴參與Stargate項目；在2023至2030年間投資100億美元用于租用CoreWeave的AI服務(wù)器。谷歌計劃在泰國、馬來西亞投資超30億美元建立數(shù)據(jù)中心和云區(qū)域亞馬遜將在密西西比州投資

100

億美元建設(shè)

2

個數(shù)據(jù)中心綜合體，計劃未來15年內(nèi)投入1500億美元用于全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)與運營。Meta公司預(yù)計2025年資本支出大幅增長，計劃投資100億美元在路易斯安那州建設(shè)AI數(shù)據(jù)中心OpenAI和軟銀、Oracle和MGX合作成立新AI公司Stargate用于建設(shè)新的AI基礎(chǔ)設(shè)施，當(dāng)下投資1000億美元，未來四年內(nèi)投資5000億美元圖表：海外云廠商數(shù)據(jù)中心投資計劃（不完全統(tǒng)計）*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明算力需求帶動GPU計算能力提升11資料來源：Nvidia、民生證券研究院全球算力需求激增。國內(nèi)方面，中國工業(yè)和信息化部等六部門聯(lián)合印發(fā)的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》提出，2025

年中國算力規(guī)模應(yīng)超過300

EFLOPS，其中智算規(guī)模超過

35%。海外方面，根據(jù)華為GIV預(yù)測，2030年全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量達

1YB（堯字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲容量單位），進入YB時代，全球智算規(guī)模將超過

864ZFLOPS（每秒

1021次浮點運算）。GPU是AI算力的核心支柱之一。相比CPU算力增速的逐漸放緩，GPU算力在十年內(nèi)實現(xiàn)千倍增長，并保持高速遞進。據(jù)IDC預(yù)計，2025年GPU將占據(jù)AI芯片市場80%市場份額。算力激增對GPU計算能力提出更高要求。英偉達GPU更新?lián)Q代，計算力不斷升級。GB200計算性能大幅提升，相比H100算力提升6X，推理性能提升30X，大規(guī)模語言模型訓(xùn)練速度提升4X，相比CPU關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫查詢處理速度提升18X，芯片內(nèi)部晶體管數(shù)量增加，GPU芯片功耗的顯著提升。圖表：英偉達CPU和GPU算力增長對比 圖表：英偉達GPU算力c型號 計算力（TOPS）A100INT8TensorCore624

TOPS（SXM）H100INT8TensorCore3958TOPS

(SXM)H200INT8TensorCore3958TOPS

(SXM)GH200INT8TensorCore3958TOPS

(SXM)B100INT8Tensor

Core

3.5

POPS（SXM6卡）B200INT8Tensor

Core

4.5

POPS（SXM6卡）GB200性能相較于H100，GB200的算力提升了6倍，推理性能達到H100的30倍02*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明芯片功耗上升，單機柜高功率趨勢凸顯12資料來源：Nvidia、Vertiv、民生證券研究院芯片單體功耗急速增加，帶動單臺服務(wù)器功耗提升。芯片方面，英偉達的H100和H200單芯片功耗為700W，GB200達到2700W，單芯片功耗顯著提升；服務(wù)器配置方面，NVL32

GPU數(shù)量為32顆，GB200

NVL72架構(gòu)則需要72顆，單機柜部署4臺服務(wù)器至9臺服務(wù)器，整體功率要求大幅提高。傳統(tǒng)每臺8卡AI服務(wù)器的功耗在5kW～10kW，進一步由服務(wù)器組成整體機柜時，單機柜的功率將達到40kW以上。HGX系列單臺服務(wù)器功耗從Hopper架構(gòu)的10.2kW提升到Blackwell架構(gòu)HGX

B200的14.3kW，而NVL72單機柜功耗提升到120kW。單位機柜密度提升。據(jù)Vertiv預(yù)測，2024至2029年，每機架的GPU

數(shù)量將從36個顯著增長到576個。機柜的物理空間相對有限，未來機柜的功率密度將快速提升，Rubin

Ultra時期，AIGPU峰值機架密度功耗最高或超過1000kW，進入MW時代。400700700100070010002700300025002000150010005000A100H100H200 GH200 B100B200GB200圖表：英偉達單GPU芯片功耗

圖表：Vertiv最新預(yù)測TGP（W）02進入MW時代*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明傳統(tǒng)8卡服務(wù)器機柜和NVL72機柜功率對比13資料來源：Nvidia、Vertiv、

The

Register、民生證券研究院10xCompute

Tray+8xCompute

Tray每個計算托盤內(nèi)含

2塊Bianca主板，

Bianca主板內(nèi)置2塊B200

芯片和1塊Grace

CPU項目 DGXH100風(fēng)冷機柜 GB200

NVL72

2液冷機柜單GPU功耗（TDP）最高配置下為700W最高配置下為1200WGPU個數(shù)3272GPU總功耗22.4kW86.4kW單CPU功耗（TDP)300W500WCPU個數(shù)836CPU總功耗2.4W18kWGPU+CPU24.8kW104.4kW考慮網(wǎng)絡(luò)、NVLink、存儲、網(wǎng)絡(luò)交換等功耗總計TDP42kW120kW圖表：NVL72配備18個計算托盤圖表：DGX

H100配備8個GPU新一代NVL72機柜GPU功率飆升，同時采用新一代NVLink，機柜功率大幅提升。DGX架構(gòu)8卡GPU

H100服務(wù)器額定功耗為10.2kW，安裝4臺服務(wù)器的風(fēng)冷機柜功耗為42kW。新一代GB200

NVL72液冷機柜功率密度為120kW。傳統(tǒng)8卡服務(wù)器機柜：DGXH100服務(wù)器包含8個H100

GPU，2個Intel

XeonCPU，4個第四代NVLink提供GPU到CPU帶寬。GB200

NVL72機柜：包含18個計算托盤，單個計算托盤有兩塊GB200芯片即4個Blackwell

GPU和兩個Grace

CPU，第五代

NVLink

相互連接的

72

個GPU和

36

個CPU。圖表：8卡服務(wù)器和NVL72機架TDP對比02*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明高功率03. 電源趨勢：高效率、14*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明電源革命：機柜外效率提升，機柜內(nèi)功率密度提升資料來源：臺達公眾號、芝能科技公眾號、數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運營管理公眾號、民生證券研究院整理15電源是AIDC供電系統(tǒng)建設(shè)核心，用于從電網(wǎng)傳輸?shù)叫酒倪^程，將市電轉(zhuǎn)換為服務(wù)器和

GPU

所需的穩(wěn)定直流電壓。IT設(shè)備不斷升級對供電電源的要求提升，推動AIDC電源革命。機柜外：UPS/HVDC：（1）將低壓配電柜輸出的400/480V轉(zhuǎn)為230/400V；（2）凈化電網(wǎng)：市電傳輸過程中，可能出現(xiàn)瞬間低電壓、瞬間高電壓、電涌、電線噪聲頻率偏移等情況，UPS/HVDC內(nèi)部配備濾波電路等組件，使輸出的電能更加純凈，同時隔離前級市電側(cè)如電壓波動等干擾，起到保護作用。未來高壓HVDC方案可進一步提升轉(zhuǎn)換效率。機柜內(nèi)第一次降壓：AC/DC：輸入交流電，經(jīng)過降壓、整流轉(zhuǎn)換為適合服務(wù)器使用的48V直流電。機柜功率提升，AC/DC的演進方向是在有限的體積內(nèi)提高功率密度。機柜內(nèi)第二次降壓：DC/DC：主板上的DC/DC轉(zhuǎn)換器將電壓轉(zhuǎn)換成CPU用的12V和GPU用的0.8V低電壓。圖表：數(shù)據(jù)中心供電電源架構(gòu)03機柜外：存在高

壓

直

流

方案，可進一步提升效率機柜內(nèi)：

服務(wù)器電源的

功率、密度提升*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明機柜外電源：UPS與HVDC對比都保證數(shù)據(jù)中心不斷電，同時凈化電網(wǎng)。不間斷電源（UninterruptiblePower

Supply）：含有儲能裝置的不間斷電源系統(tǒng)，主要由整流器、逆變器、蓄電池、靜態(tài)開關(guān)等部分組成。采用交流輸入，涉及兩次變換，經(jīng)過AC/DC整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電給蓄電池充電，再經(jīng)過DC/AC逆變器將直流電再次轉(zhuǎn)換為交流電，有兩級損耗。市電中斷時，蓄電池需要經(jīng)過逆變模塊再給負載供電。UPS適用各行業(yè)，即插即用。高壓直流系統(tǒng)（High-VoltageDirectCurrent）：主要由交流配電單元、整流模塊、蓄電池、直流配電單元、電池管理單元、絕緣監(jiān)測單元及監(jiān)控模塊組成。直接將交流電轉(zhuǎn)換為高壓直流電，再通過直流配電單元向設(shè)備提供直流電，避開逆變環(huán)節(jié)，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，效率更高。市電中斷時，電池直接和整流器輸出母線連接并聯(lián)輸出至負載。運營商最早采用，目前用戶集中在互聯(lián)網(wǎng)廠商、三大運營商。16圖表：UPS和HVDC供電結(jié)構(gòu)對比圖圖表：HVDC的優(yōu)勢資料來源：熱電環(huán)保等公眾號整理、民生證券研究院03項目 優(yōu)勢1、高效節(jié)能HVDC減少逆變環(huán)節(jié)，只有一級轉(zhuǎn)換，效率更高，損耗少，UPS兩級轉(zhuǎn)換，損耗多一級2、節(jié)省占地面積HVDC沒有整流器，后期配電環(huán)節(jié)部分采用直流熔斷，比UPS節(jié)省空間3、平均無故障時間長HVDC超過25萬小時，UPS通常為10-20萬小時4、無三相不平衡問題UPS存在不平衡問題，HVDC無需考慮5、可靠性高HVDC電池直接輸出至負載，可靠性高，UPS蓄電池不能直接供電負載，需通過逆變模塊，可靠性較差*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明機柜外電源：高壓HVDC方案創(chuàng)新提出，可進一步提升效率17資料來源：Vertiv，民生證券研究院03HVDC產(chǎn)品代際：傳統(tǒng)HVDC輸出電壓等級240、380V，未來新一代HVDC提高到750V/800V等輸出電壓。直流供電方案減少交直流變換的環(huán)節(jié)，供電效率高。隨著智算中心單機柜功耗和密度提升，供電系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)注點將轉(zhuǎn)向更高電壓等級，以解決導(dǎo)體截面積過大，更多的材料和更大的體積的問題。同時電壓等級的升高也會帶來遠距離輸電的優(yōu)勢，這將帶動設(shè)計架構(gòu)的變革。高壓HVDC方案可進一步提升效率，同時可以更好的適配新能源供電。維諦白皮書提出，全直流供電可以減少交直流變換環(huán)節(jié)，供電效率提升，同時考慮未來智算中心中直流設(shè)備的比重將越來越大（光儲、電池、IT服務(wù)器、直流充電樁、直流照明和空調(diào)設(shè)備），預(yù)計未來可能會向10kV交流轉(zhuǎn)低壓直流的全直流供電模式演進。常規(guī)的數(shù)據(jù)中心HVDC供電技術(shù)方案中到機柜的轉(zhuǎn)換效率為95%，高壓直流方案可提升至98%。圖表：維諦常規(guī)HVDC供電方案 圖表：維諦新一代全直流供電方案*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明機柜內(nèi)AI服務(wù)器電源升級：傳統(tǒng)AI服務(wù)器電源18PSU是服務(wù)器機柜中提供電源的組件。1）PSU

確保提供穩(wěn)定的電壓和電流，為計算機組件提供必要的電能，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。2）PSU包括過載保護和短路保護等安全功能，防止電源波動或意外事件損壞敏感的計算機硬件。2021年ORv3標準：OCP之前的ORv3標準中對PSU的要求為3kW，輸出電壓為48V，效率應(yīng)達到97.5%。應(yīng)用：英偉達在2024年GTC峰會上發(fā)布Blackwell架構(gòu)前，GPU采用的最新微架構(gòu)是Hopper架構(gòu)。DGX和HGX服務(wù)器基于Hopper架構(gòu)，以DGX

H100/H200系統(tǒng)為例，其為AI基礎(chǔ)設(shè)施和工作負載（從分析到訓(xùn)練到推理）而設(shè)計，基于8個H100TensorCore

GPU或8個H200Tensor

CoreGPU構(gòu)建，服務(wù)器功耗大，需要配備3.3kW的PSU，由6個PSU均衡分配電力負載，配置為4+2冗余。圖表：OCP2021年

ORv3

3.3kW

PSU標準 圖表：

DGX

H100/H200系統(tǒng)面板模塊資料來源：CSDN、Nvidia、民生證券研究院03*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明機柜內(nèi)AI服務(wù)器電源升級：

功率密度提升19圖表：英飛凌AI服務(wù)器PSU功率演變機柜功率密度的急劇增加，要求更大功率電源支持。機柜中Power

shelf里的PSU將交流電轉(zhuǎn)換為直流電為服務(wù)器供電，當(dāng)機柜內(nèi)服務(wù)器的總功耗增加，需要更高功率的PSU來滿足供電需求。英偉達Blackwell

B100和B200，在進行高功率計算時均需要超過1kW的功率支持，是傳統(tǒng)CPU的3倍，所需的PSU功率從8卡服務(wù)器中的3.3kW提升到了5.5kW。電源密度也同步提升。英飛凌PSU升級路線圖中，PSU架構(gòu)從3kW、3.3kW到8kW、12kW的電源功率進階，功率密度將從32W/立方英寸提升至100W/立方英寸，核心是通過硅、SiC、GaN等半導(dǎo)體材料提升電源的功率密度，以在有限的空間內(nèi)提供更高的功率輸出。圖表：

OCP2024年

ORv3-HPR

PSU新標準 圖表：

英飛凌PSU密度逐步提升資料來源：OCP、英飛凌、民生證券研究院03*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明AI服務(wù)器電源功率提升應(yīng)用——GB200

NVL72GB200NVL72機柜功率單PSU功耗5.5kW單Powershelf中PSU個數(shù)6單Powershelf功率33kWNVL72機柜Powershelf個數(shù)8單機柜功率264kW圖表：1個Power

shelf由6個單體5.5kW

PSU組成圖表：NVL72機柜上下各四個Power

shelf資料來源：

Hansen

fluid

、Advanced

Energy、民生證券研究院英偉達AI解決方案宣傳圖中NVL72采用8個Powershelf。GB200NVL72采用ORv3-HPR

5.5kW

PSU，單機柜密度為120kW，因此需要8個Powershelf保障供電和保持冗余架構(gòu)（N+N冗余）。OCP

ORv3-HPRPSU峰值效率接近98%，每個Power

shelf由6個PSU組成，單Powershelf提升至33kW，上下各四個Powershelf，主機柜的功耗高達264kW。圖表：NVL72機柜功率演算0320*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明BBU：作為機柜后備電源，保證IT設(shè)備運行活。BBU模塊預(yù)計在2ms內(nèi)接管母線電壓，備用時間為4分鐘。電池單元類型：BBU模塊應(yīng)具有鋰離子18650類型，電池單元電壓為3.5V至4.2V，最小電池容量為1.5AH，連續(xù)額定放電電流為30A。電池組容量：BBU模塊可在4年內(nèi)提供3kW的備用電力，最長不超過4分鐘。優(yōu)點：1）體積小，可嵌入服務(wù)器機柜內(nèi)靈活配置；2）轉(zhuǎn)換效率高，采用DC/DC模式，能耗低；3）鋰電池壽命長，可達5-10年；4）故障影響范圍小，個別故障僅影響對應(yīng)服務(wù)器；5）運行的BBU機架上BBU可熱插拔，維護、升級更便利。0321資料來源：OCP官網(wǎng)、Analog

Dialogue、民生證券研究院圖表：

ORv3：PSU和BBU一比一對應(yīng)關(guān)系圖表：

BBU實物圖BBU也是一種后備電源，保障機架在電源切換時IT設(shè)備正常運行。由電池組和BMS、充電器/充電器和其他功能塊組成。根據(jù)ORv3

HPR

BBU

Shelf要求，BBUshelf通常由PMI模塊和6個5.5kW

BBU模塊（33kW）組成，具備5+1冗余能力，最低效率應(yīng)覆蓋全輸入電壓范圍內(nèi)的最大負載。在系統(tǒng)中添加BBU可提供系統(tǒng)冗余，如果發(fā)生斷電或電壓降低，系統(tǒng)需要時間來注意情況、保存重要數(shù)據(jù)并將操作轉(zhuǎn)移到另一個數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，BBU可在斷電時可于指定時限內(nèi)提供達電源架最大額定值，提供短暫支撐。工作原理：當(dāng)母線電壓低于48.5V持續(xù)2ms以上時，BBU模塊放電模式被激*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明模組化、智能化04. 配電趨勢：預(yù)制化、22*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明AIDC配電：傳統(tǒng)分級建設(shè)模式系統(tǒng)復(fù)雜，周期長23資料來源：Vertiv、民生證券研究院未來供配電三趨勢：模組化、預(yù)制化、智能化。將分隔的中壓配電系統(tǒng)，變壓器(10/0.4kV)、低壓配電、UPS和智能電力監(jiān)控管理按照整體解決方案設(shè)計，系統(tǒng)內(nèi)采用工廠預(yù)制的銅排連接，標準化的一次二次接口，實現(xiàn)工程產(chǎn)品化，設(shè)備與現(xiàn)場解耦。04未來AIDC的趨勢正朝著超大規(guī)模和快速部署等方向演進，這將推動電力模組化趨勢，集成配電柜、變壓器、UPS/HVDC等環(huán)節(jié)，節(jié)省供配電部分的占地面積，同時提升安裝效率。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心在建設(shè)過程中分散設(shè)計，相互孤立：1）系統(tǒng)復(fù)雜：各級電壓制式的配電系統(tǒng)和供電系統(tǒng)之間相互獨立進行系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型，逐級預(yù)留冗余使變壓器效率低，復(fù)雜的多級系統(tǒng)架構(gòu)導(dǎo)致故障更多，不利于級聯(lián)選擇性設(shè)置，降低系統(tǒng)可靠性，同時開關(guān)重復(fù)配置造成重復(fù)投資，增加系統(tǒng)總占地面積；2）建設(shè)周期長：一二次線纜、智能化監(jiān)控等環(huán)節(jié)需要大量現(xiàn)場工程，多個供應(yīng)商與建設(shè)現(xiàn)場低效溝通，導(dǎo)致建設(shè)周期非常長。3）運維效率低：傳統(tǒng)供配電系統(tǒng)存在大量人工巡檢等工作，系統(tǒng)故障時需通過人工逐點排查，找到故障點后對故障情況進行分析再對癥維修，無法及時快速完成故障排除檢修，同時系統(tǒng)的運維數(shù)據(jù)及報表等信息難以管理，系統(tǒng)整體運維效率極低。圖表：傳統(tǒng)分級建設(shè)模式向預(yù)制式供配電模組演進*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明AIDC配電：預(yù)制化、模組化、智能化是未來趨勢24資料來源：Vertiv、民生證券研究院04圖表：預(yù)制式供配電模組構(gòu)成圖表：智能化系統(tǒng)連接示意圖圖表：新一代解決方案與傳統(tǒng)方案對比優(yōu)勢明顯預(yù)制式電力模組設(shè)備在工廠進行預(yù)制和模塊裝運，在現(xiàn)場進行快速組裝，能夠根據(jù)實際需求選取相應(yīng)模塊拼裝成整體模組方案。1、模組化：包括中壓模組（10kV的中置柜或環(huán)網(wǎng)柜）、變電模組（內(nèi)置的變電模塊主要為10kV/0.4kV的干式變壓器）、低壓模塊（進線單元等單元之間使用預(yù)制銅排進行并柜，根據(jù)用戶需求靈活選擇單元進行組合），具有交流和直流兩種方案。2、預(yù)制式：采用工廠預(yù)制的銅排進行連接，可靠性高，只需簡單在現(xiàn)場將銅排進行并柜，極大簡化現(xiàn)場工程量，同時具有統(tǒng)一的智能監(jiān)控管理系統(tǒng)，現(xiàn)場敷設(shè)快速。3、智能化：配電智能電力監(jiān)控模塊將整個系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備進行統(tǒng)一集中式監(jiān)控管理，實時掌握系統(tǒng)中各設(shè)備實際運行狀況，隨時隨地查詢并進行故障處理，實現(xiàn)本地監(jiān)控顯示和遠程管理等功能。優(yōu)勢：1）極簡快速：供配電系統(tǒng)架構(gòu)簡化，用電效率提升，整體工期最多可縮短2/3；

2）可靠：電纜的制作工藝，壽命及阻抗等方面可靠性都低于銅排，APT內(nèi)置配電智能電力監(jiān)控管理系統(tǒng)，可靠性遠高于傳統(tǒng)的方案；3）節(jié)地美觀：APT與傳統(tǒng)方案相比最大能實現(xiàn)30%節(jié)地，采用統(tǒng)一外觀造型設(shè)計更美觀。*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明模組應(yīng)用案例：UPS/HVDC都有相應(yīng)的模組方案25對比項中壓直供直流

2N

系統(tǒng)(巴拿馬電源）傳統(tǒng)高壓直流

2N

系統(tǒng)傳統(tǒng)高壓直流

+

市電直供傳統(tǒng)

UPS

2N

系統(tǒng)整體投資低中低高整體能效/%97.595.29694.7占地面積(s

代表低壓配電室面積)0.77*S

單位面積1*S

單位面積0.88*S

單位面積1*S

單位面積容性負載及諧波小，電源有濾波功能小，電源有濾波功能大，市電直供顯容性小，電源有濾波功能市電切換對末端影響性服務(wù)器電源不切換服務(wù)器電源不切換半數(shù)服務(wù)器電源切換服務(wù)器電源不切換電池放電效率高，電池直掛輸出母排高，電池直掛輸出母排高，電池直掛輸出母排低，存在逆變轉(zhuǎn)換過程建設(shè)周期/月610810安全性高高較高較高圖表：臺達數(shù)據(jù)中心巴拿馬電源架構(gòu)伊頓電力模塊方案：伊頓的預(yù)制式、一體化數(shù)據(jù)中心集成電力模塊，是高度集成由原廠生產(chǎn)的中低壓成套設(shè)備、UPS

及干式變壓器等智能電氣設(shè)備和電源解決方案，更省地節(jié)電、易裝易維護、靈活擴容。巴拿馬電源本質(zhì)就是模組化方案的一種。巴拿馬電源從傳統(tǒng)HVDC演變，特點：1）10KV高壓深入到負荷中心；2）縮短低壓配電線路，將低壓配電變成設(shè)備內(nèi)部線路；3)提高供電電壓等級，采用240V或者336V，高于通信電源的-48V，和運營商的HVDC電壓等級是一致的。從整體架構(gòu)來看，數(shù)據(jù)中心巴拿馬電源由10kV進線柜、隔離柜、整流輸出柜、交流分配柜組成。具有占地面積更小、建設(shè)周期短、投資成本更少、整體效率高的優(yōu)點。圖表：伊頓的數(shù)據(jù)中心集成電力模塊方案 圖表：臺達巴拿馬電源測試數(shù)據(jù)04資料來源：伊頓、臺達、民生證券研究院*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明46%47%47%46%46%45%45%54%53%53%54%54%55%55%0200400600800100012002027EAPF（有源濾波器）SVG（低壓靜止無功發(fā)生器）電能質(zhì)量：AIDC對電的質(zhì)量要求提升資料來源：格物致勝、民生證券研究院26低壓配電系統(tǒng)正常運行需要低壓電能質(zhì)量產(chǎn)品保駕護航。輸入低壓配電系統(tǒng)主要作用是電能分配，將前級的電能按照要求、標準與規(guī)范分配給各種類型的用電設(shè)備，如UPS、空調(diào)、照明設(shè)備等。在低壓配電系統(tǒng)中存在大量如UPS、整流器、變頻器、電弧爐等非線性負載，這些設(shè)備在工作時會產(chǎn)生大量諧波電流，給配電系統(tǒng)造成嚴重的諧波污染，影響配電系統(tǒng)安全運行，縮短儀器使用壽命，增加設(shè)備故障率。APF和SVG能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進行補償，穩(wěn)定電壓。數(shù)據(jù)中心機架數(shù)量、裝機功率不斷擴大，低壓電能質(zhì)量的市場規(guī)模快速上升。根據(jù)格物致勝預(yù)測，25年數(shù)據(jù)中心行業(yè)低壓電能質(zhì)量市場規(guī)模有望達到8.4億元，21-27年均復(fù)合增速達19%。數(shù)據(jù)中心行業(yè)用戶更多從產(chǎn)品品質(zhì)、可靠性、性價比等方面對低壓電能質(zhì)量產(chǎn)品進行選擇，盛弘股份、艾臨科、臺達、英博電氣等國產(chǎn)廠商更加容易得到客戶青睞，常見于三大運營商、互聯(lián)網(wǎng)IDC等數(shù)據(jù)中心用戶的供應(yīng)商短名單，在項目上有較多應(yīng)用。其中盛弘股份排名領(lǐng)先，密集參與數(shù)據(jù)中心的出海項目，其產(chǎn)品在中國企業(yè)的海外數(shù)據(jù)中心得到廣泛應(yīng)用。04圖表：數(shù)據(jù)中心行業(yè)低壓電能質(zhì)量廠商競爭格局圖表：數(shù)據(jù)中心行業(yè)低壓電能質(zhì)量市場規(guī)模（單位：百萬元）14002021 2022 2023 2024 2025E 2026E注：當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的無功補償主要采用SVG產(chǎn)品，本次低壓電能質(zhì)量市場規(guī)模只統(tǒng)計SVG和APF產(chǎn)品4034615987148449961173年均復(fù)合增速19%*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明0427母線：數(shù)據(jù)中心電力傳輸和分配的“脈絡(luò)”資料來源：威騰電氣招股說明書、機電設(shè)計與施工、民生證券研究院什么是母線？母線與電纜的功能基本一致，主要起電能傳輸和分配的作用。母線的導(dǎo)體形狀為矩形，電纜為圓形。相較于電纜，母線在絕緣材料的散熱能力、外殼材料的導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)體材料的截面形狀及導(dǎo)電率等方面具有一定優(yōu)勢，使得母線的電阻更低，載流能力更高，長期運行的安全可靠性更高，損耗更低。數(shù)據(jù)中心場景中母線應(yīng)用趨勢增加。隨著IT設(shè)備功能逐步增強，數(shù)據(jù)中心的IT機房區(qū)設(shè)備供電功率密度越高。數(shù)據(jù)中心設(shè)備機柜用電負荷由以前的2kW/臺，提高到3kW/臺、4kW/臺，甚至更高。機房單位面積的平均用電負荷也由1kW/m^2，提高到1.5kW/m^2、2kW/m^2，甚至更高。數(shù)據(jù)中心的極高的功率密度是其區(qū)別于一般工業(yè)和民用建筑的一個顯著特點，也是衡量一個數(shù)據(jù)中心性能的重要指標。隨著數(shù)據(jù)中心用電量越來越大，主干線的輸電電流一般達到3200A及以上，母線正逐步替代數(shù)據(jù)中心中電纜的應(yīng)用。圖表：母線和電纜導(dǎo)體的截面圖對比 圖表：數(shù)據(jù)中心母線配電方案示意圖*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明0428母線：數(shù)據(jù)中心電力傳輸和分配的“脈絡(luò)”資料來源：Data

Bridge、科華數(shù)據(jù)、民生證券研究院數(shù)據(jù)中心母線市場規(guī)模。數(shù)據(jù)中心母線槽是直線長度的配電組件，用于為數(shù)據(jù)中心、制造單位、IT設(shè)施、住宅建筑等關(guān)鍵任務(wù)設(shè)施中的電子元件供電。在配電系統(tǒng)中，母線槽與智能PDU、監(jiān)控系統(tǒng)、UPS等集成在一起。母線槽比傳統(tǒng)的配電電線電纜系統(tǒng)更具優(yōu)勢，因為一旦安裝，電纜和電線組件就很難更換。母線槽是預(yù)制的，也可以根據(jù)設(shè)施定制。根據(jù)Data

Bridge數(shù)據(jù)，2023年全球數(shù)據(jù)中心母線槽市場規(guī)模為23.08億美金，23-31年CAGR為8.6%，預(yù)計2031年市場規(guī)模將達到44.65億美金。母線在數(shù)據(jù)中心輸電、配電環(huán)節(jié)都有應(yīng)用場景。前端連接母線替代傳統(tǒng)電纜，末端連接智能小母線方案。末端配電智能小母線方案具備有優(yōu)勢：1、空間優(yōu)化：傳統(tǒng)列頭柜通常位于機房兩側(cè)或中央，占用大量地面空間。相比之下，智能小母線沿機架排布，幾乎不額外占用機房面積，顯著提升了空間利用率。2、配電靈活性：在傳統(tǒng)模式下，新增或遷移設(shè)備往往涉及復(fù)雜的線纜鋪設(shè)、接線工作，耗時費力且易出錯。智能小母線憑借其即插即用特性，使得配電調(diào)整如同更換服務(wù)器插頭般簡便快捷，極大地提升了機房的靈活性和響應(yīng)速度。3、能效管理與運維效率：智能小母線內(nèi)置的智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)控能耗、負載均衡等情況，為精細化能源管理提供數(shù)據(jù)支撐，助力數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)PUE優(yōu)化。同時，遠程監(jiān)控和故障預(yù)警功能大幅減少了人工巡檢頻次，降低了運維成本，提高了故障排查與修復(fù)的速度。圖表：母線在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用 圖表：末端配電小母線示意圖*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明滲透率提升05. 冷卻趨勢：液冷方案29*

請務(wù)必閱讀最后一頁免責(zé)聲明3005機柜功率提升，液冷趨勢已顯圖表：機架密度與冷卻方案資料來源：Vertiv，《中興通訊液冷技術(shù)白皮書》中興通訊、民生證券研究院機柜功率密度提升，對冷卻提出更高要求。算力的持續(xù)增加促進通訊設(shè)備性能不斷提升，芯片功耗和熱流密度也在持續(xù)攀升，產(chǎn)品每演進一代功率密度攀升30~50%。芯片功率密度的持續(xù)提升直接制約著芯片散熱和可靠性，傳統(tǒng)風(fēng)冷散熱能力越來越難以為繼。芯片功率密度的攀升同時帶來整柜功