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1、有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。通信行業行業研究|深度報告 液冷具有比風冷更高的冷卻效率,可分為直接液冷(如冷板式液冷)和間接液冷液冷具有比風冷更高的冷卻效率,可分為直接液冷(如冷板式液冷)和間接液冷(如浸沒式液冷)(如浸沒式液冷)。由于液體的比熱容遠高于氣體,因此相比于常見的風冷技術,液冷可實現散熱效率的極大提升。根據接觸方式的不同,液冷可分為兩種:(1)冷板式液冷屬于間接接觸型液冷技術,通過裝有冷卻液的冷板與設備接觸進行散熱,該液冷技術發展較早且改造成本較低因而技術更成熟、生態更完善
2、,目前屬于液冷中應用最為廣泛的技術之一;(2)另一種是直接接觸型液冷技術,較為典型的是浸沒式液冷,是指將發熱器件浸泡在冷卻液中,兩者直接接觸以協助器件散熱,該技術可更大程度上利用液體比熱容大的特點,進一步提升制冷效率。數據中心領域:數據中心領域:電信運營商發布“三年愿景”,電信運營商發布“三年愿景”,2025 年液冷數據中心占比有望達年液冷數據中心占比有望達50%。數據中心的電能消耗源于 IT 設備、制冷設備、供配電系統和照明等,根據綠色高能效數據中心散熱冷卻技術研究現狀及發展趨勢,我國數據中心約有45%的能耗用于 IT 設備,43%用于散熱冷卻設備。IT 設備在工作中會產生熱量,而過熱和過濕
3、又會反過來損害設備,削弱設備性能、降低設備壽命,因此需采用冷卻技術進行降溫。目前數據中心冷卻仍以風冷為主,但隨著數據中心數量增加、大型機架占比提升,數據中心高耗電的問題已不容忽視,政策對于 PUE 的要求也日趨嚴格,另一方面,高算力需求或將推動數據中心功率密度的提升,進一步提升液冷需求。2023 年 6 月 5 日,三大運營商發布電信運營商液冷技術白皮書,提出運營商將于 2023 年開展技術驗證;2024 年新建數據中心項目 10%規模試點應用液冷技術;2025 年 50%以上數據中心項目應用液冷技術,有望催化液冷技術滲透率的提升。儲能領域:儲能領域:2025 年滲透率有望達到年滲透率有望達到
4、 45%左右左右。儲能系統是一個由大量電池、PCS、BMS、EMS、溫控、消防等子系統組成的復雜系統,其中電池是系統的核心部件。溫度對電化學儲能系統的容量、安全性、壽命等性能都有影響,因此需要對儲能系統進行熱管理。在儲能系統應用的熱管理方案中,目前只有風冷和液冷進入大規模應用。從供給端看,液冷方案具有技術成熟度高、冷卻效果好、對系統的性能有積極影響等優勢;從需求端看,儲能系統更大容量、更多場景的發展方向,對熱管理的要求越來越高,液冷方案的性能與之更匹配。因此液冷方案逐漸發展成為增量儲能場景下的主流。根據 GGII 測算,2025 年液冷在儲能溫控市場中占比有望達 45%。建議關注建議關注 1)
5、溫控液冷廠商:英維克(002837,未評級)、曙光數創(872808,未評級)、佳力圖(603912,未評級)、申菱環境(301018,未評級)、同飛股份(300990,未評級)、高瀾股份(300499,未評級);2)布局液冷的 IDC 廠商:網宿科技(300017,未評級)、科華數據(002335,未評級)、潤澤科技(300442,未評級)。風險提示風險提示 算力投資不及預期,超算中心、智算中心發展不及預期,液冷技術實際應用發展不及預期,相關假設影響風冷、液冷方案成本測算結果風險投資建議與投資標的核心觀點國家/地區 中國 行業 通信行業 報告發布日期 2023 年 06 月 08 日 證券分
6、析師 張穎 021-63325888*6085 執業證書編號:S0860514090001 香港證監會牌照:BRW773 證券分析師 盧日鑫 021-63325888*6118 執業證書編號:S0860515100003 證券分析師 施靜 021-63325888*3206 執業證書編號:S0860520090002 香港證監會牌照:BMO306 聯系人 王婉婷 聯系人 溫晨陽 運營商發布液冷技術三年規劃,國內液冷應用有望加快 2023-06-05 發改委公開征求兩部電力領域管理辦法意見,進一步推動智能電網建設 2023-05-22 利潤端良好增長,有望受益于 800G 高端產品放量:光模塊光
7、器件板塊 2022年報及 2023 一季報綜述 2023-05-14 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術看好(維持)通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。2 目 錄 一、液冷技術原理概述.5 1.1 冷板式液冷.5 1.2 浸沒式液冷.5 單相浸沒式液冷 6 雙相浸沒式液冷 6 兩種技術比較.7 二、項目大型化帶來冷卻效率提升需求,液冷降耗優勢明顯.8 2.1 數據中心領域:冷板式液冷為主.8 2.2 儲能領域:液冷方案成為主流
8、趨勢.11 三、液冷方案應用現狀.15 3.1 數據中心液冷:電信運營商發布“三年愿景”,2025 年液冷數據中心占比有望達 50%.15 3.2 儲能液冷:2025 年滲透率有望達到 45%左右.17 四、投資建議.20 4.1 英維克.20 4.2 曙光數創.21 4.3 佳力圖.21 4.4 申菱環境.22 4.5 同飛股份.22 4.6 高瀾股份.23 4.7 網宿科技.24 4.8 科華數據.24 4.9 潤澤科技.25 風險提示.25 PYvXiWdYmUVUqUaXmU6M9R6MtRnNmOtQiNnNpReRpPvMaQnNzQvPtQyQMYrNnQ通信行業深度報告 液冷,
9、順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。3 圖表目錄圖 1:開式循環系統的冷板式液冷整體鏈路圖.5 圖 2:單相浸沒式液冷原理圖.6 圖 3:雙相浸沒式液冷原理圖.6 圖 4:雙相浸沒式液冷需要冷凝管實現氣態到液態的轉換.6 圖 5:數據中心各環節能耗占比.8 圖 6:數據中心機架數量.9 圖 7:中國數據中心耗電量及占比.9 圖 8:單機柜密度增大,風冷技術已不能滿足散熱需求.11 圖 9:2008 年以來全球數據中心單機柜功率變化情況及預測.11 圖 10:
10、中國液冷數據中心市場規模預測.11 圖 11:儲能電站系統.11 圖 12:鋰電池工作的各種溫度區間.12 圖 13:1.5C 放電倍率下風冷系統電池組溫度分布圖.13 圖 14:4 種儲能熱管理方案.13 圖 15:國內外液冷發展大事記.15 圖 16:曙光浸沒式相變液冷系統.16 圖 17:阿里云磐久液冷一體機.16 圖 18:2020 年中國液冷數據中心廠商競爭力矩陣圖.16 圖 19:2019-2025 年中國液冷數據中心行業應用結構預測.17 圖 20:儲能液冷系統示意圖.18 圖 21:科華 S液冷儲能系統.18 圖 22:風冷儲能系統.19 圖 23:液冷儲能系統.19 圖 24
11、:儲能溫控市場空間(億元).19 圖 25:英維克 BattCool 儲能全鏈條液冷解決方案 2.0.21 圖 26:曙光數創營收結構(億元).21 圖 27:曙光數創全浸式液冷服務器,PUE 可低至 1.01-1.02.21 圖 28:佳力圖冷水機組產品系列.22 圖 29:申菱環境儲能溫控產品.22 圖 30:高瀾電站式儲能系統液冷方案.23 圖 31:網宿科技子公司綠色云圖液冷數據中心平面圖.24 圖 32:科華數據液冷產品.25 表 1:冷板式液冷和浸沒式液冷技術比較.7 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分
12、析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。4 表 2:液冷與風冷的差異.8 表 3:國家對數據中心 PUE 要求日趨嚴格.10 表 4:典型儲能熱管理技術的特點.14 表 5:各公司推出的液冷產品.17 表 6:儲能液冷溫控主要供應商.20 表 7:同飛股份儲能熱管理在研項目(截至 2022 年年報).23 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。5 一、液冷技術原理概述一、液冷技術原理概述液冷,
13、顧名思義,即采用液體接觸熱源進行冷卻的方式。根據冷卻液和服務器接觸換熱方式的不同,分為直接液冷和間接液冷,其中間接液冷以冷板式液冷技術為主,直接液冷以浸沒式液冷技術為主。1.1 冷板式液冷 冷板式液冷屬于間接式液冷,即發熱元件和冷卻介質不直接接觸。冷板式液冷屬于間接式液冷,即發熱元件和冷卻介質不直接接觸。冷板式液冷通過與裝有液體的冷板直接接觸來散熱,或者由導熱部件將熱量傳導到冷板上,然后通過冷板內部液體循環帶走熱量。由于服務器芯片等發熱器件不直接接觸液體,因此該方式對現有服務器芯片組件及附屬部件改動量較小,可操作性更強。開式循環的冷開式循環的冷板式液冷系統包括一次側(室外)和二次側(室內)。板
14、式液冷系統包括一次側(室外)和二次側(室內)。根據循環架構的不同,冷板式液冷又分為開式循環系統和閉式循環系統。開式循環系統能將熱量轉移至室外進行散熱,減少機房的空調用量,降低整體 PUE(Power Usage Effectiveness,電能利用效率)。具體而言,該系統包括一次側(室外)和二次側(室內)兩部分,一次側為機房供水,包括室外的干冷器和冷水機組,熱量轉移主要通過水溫的升降實現,二次側包括供液環路和服務器內部流道,主要通過冷卻液溫度的升降實現熱量轉移;兩個部分通過 CDU(冷量分配單元)中的板式換熱器發生間壁式換熱,工質不做混合。CDU 是關鍵部件之一,除了起到循環冷卻液的作用外,還
15、負責監視環境露點并調節供水給機架的溫度,露點溫度即水蒸氣與水達到平衡狀態的溫度,當實際溫度 t 大于露點溫度 Td 時,空氣未飽和。CDU 一般將輔助水回路的供應溫度提高到比房間露點溫度高出至少 2的水平,以防止冷凝現象發生。圖 1:開式循環系統的冷板式液冷整體鏈路圖數據來源:綠色數據中心創新實踐冷板液冷系統設計參考,東方證券研究所 1.2 浸沒式液冷 浸沒式液冷是指將發熱電子元器件如 CPU、主板、內存條、硬盤等直接浸泡在絕緣、化學惰性的冷卻液(電子氟化液)中,通過循環的冷卻液將電子元器件產生的熱量帶走。根據冷卻液在循環散熱過程中是否發生相變,分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷。通信行業深度
16、報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。6 單相浸沒式液冷單相浸沒式液冷的冷卻液通常具有較高的沸點,因此冷卻液在吸熱后始終維持在液態狀態。單相浸沒式液冷的冷卻液通常具有較高的沸點,因此冷卻液在吸熱后始終維持在液態狀態。單相浸沒式液冷通過自然對流或泵驅動冷卻液的循環,區別在于是否有外力驅動液體循環。自然對流驅動的循環散熱過程利用了液體受熱后體積膨脹密度減小的特點,較熱的冷卻液會自然上浮,之后被連接到外部冷卻回路的熱交換器冷卻;冷卻后的液體在重力作用下自
17、然下沉,完成循環散熱。泵驅動則擁有一個由泵、熱交換器、傳感器、過濾器組成的裝置,即冷卻液分配單元(CDU),利用 CDU 可以更加精確地控制冷卻液的溫度和流速。圖 2:單相浸沒式液冷原理圖數據來源:周婷等液冷技術在數據中心中的應用,東方證券研究所 單相浸沒式液冷的優勢在于(1)冷卻液價格相對更低,部署成本更低;(2)冷卻液無相變,不需要頻繁補充冷卻液且無需擔心冷卻液蒸發溢出或人員吸入的健康風險,更有利于維護。但另一方面,相對于雙相液冷,單相液冷的散熱效率更低。雙相浸沒式液冷雙相浸沒式液冷的冷卻液則會經歷氣液狀態的轉換。雙相浸沒式液冷的冷卻液則會經歷氣液狀態的轉換。IT 設備完全浸沒在裝有低沸點
18、冷卻液的密閉罐體中,設備的熱量被冷卻液吸收,冷卻液吸熱后溫度升高至沸騰,由液態變為氣態,蒸汽從液體中升起逃逸至頁面上方,在液體罐體內形成氣相區。氣相區的冷卻液蒸汽與水冷冷凝器接觸后凝結成液體滴落回容器中再次循環,而冷凝器中被加熱的冷卻水則通過循環冷卻水系統完成排熱。圖 3:雙相浸沒式液冷原理圖圖 4:雙相浸沒式液冷需要冷凝管實現氣態到液態的轉換數據來源:周婷等液冷技術在數據中心中的應用,東方證券研究所 數據來源:朱佳佳等數據中心浸沒式液冷技術研究,東方證券研究所 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分
19、,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。7 雙相浸沒式液冷充分利用了冷卻液的蒸發潛熱,可以滿足高功率發熱元件對散熱的極端要求,使IT 設備可以保持滿功率運行。但相變的存在也使得液冷系統必須保持密閉,以防止蒸汽外溢流失,同時必須考慮相變過程導致的氣壓變化,以及系統維護時維護人員吸入氣體的健康風險。整體來看,整體來看,浸沒式液冷優勢在于:浸沒式液冷優勢在于:(1)冷卻液與發熱設備直接接觸,具有較低的對流熱阻,傳熱系數高;(2)冷卻液具有較高的熱導率和比熱容,運行溫度變化率較??;(3)冷卻液絕緣性能優良,閃點高不易燃,且無毒、無害、無腐蝕。因此浸沒式液冷技術適用于對熱流密
20、度、綠色節能需求高的大型數據中心、超級計算、工業級其他計算領域和科研機構,特別是應用于地處嚴寒、高海拔地區,或者地勢較為特殊、空間有限的數據中心,以及對環境噪音要求較高,距離人群辦公、居住場所較近,需要靜音的數據中心具有明顯優勢。兩種技術比較 由于冷板式液冷技術發展較早,相比浸沒式這類直接接觸型液冷技術更成熟、生態更完善、改造成本更低,因此目前以冷板式液冷為主。但直接接觸型液冷技術可更大程度上利用液體的比熱容大的特點,制冷效率更高,未來或將占據更多市場。表 1:冷板式液冷和浸沒式液冷技術比較 項目項目 冷板式冷板式 浸沒式浸沒式 備注備注 初投資 冷板規格多、定制成本較高,系統帶有大量的快速接
21、頭和閥門,成本較高 冷卻液用量大,特制密封壓力容器或臥式液冷箱體,成本居中 室外散熱設備相似,區別主要在服務器及冷卻系統架構 節能性 中等,PUE 1.11.3 優秀,PUE 1.051.1 浸沒式 100%液冷散熱;冷板式還需風冷,拉高了 PUE 可維護性 優秀(冷卻液不接觸電路板),管路支持水平插拔 較差,不支持在線維護 冷板式基于傳統機架式設計,服務器可下架維護 安全性 冷卻液多為乙二醇水溶液,泄漏可導電及腐蝕,且冷板流道存在堵塞風險 化學方面,冷卻液絕緣,可安全運行;溫度方面,冷卻液散熱能力強,能保證器件溫差小,不易高溫老化 冷卻液的物理化學特性為關鍵風險點 空間利用率 較高,風冷系統
22、仍需占據部分空間 中等 浸沒式容器結構改變較大,降低空間利用率 數據來源:謝春暉等液冷技術在通信行業中的應用及相關建議,東方證券研究所 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。8 二、項目大型化帶來冷卻效率提升需求,液冷降耗優二、項目大型化帶來冷卻效率提升需求,液冷降耗優勢明顯勢明顯2.1 數據中心領域:冷板式液冷為主 數據中心的電能消耗源于數據中心的電能消耗源于 IT 設備、制冷設備、供配電系統和照明等。設備、制冷設備、供配電系統和照明
23、等。對于數據中心內的 IT 和電氣設備而言,高溫和高濕度是不理想的條件。大多數 IT 設備在工作過程中會產生熱量,而過熱和過濕會損害設備,導致它們發生故障并停止工作,損壞的設備又可能導致火災和其他安全問題。因此需要為數據中心配備足夠的冷卻能力,保障設備的正常運行。根據綠色高能效數據中心散熱冷卻技術研究現狀及發展趨勢,我國數據中心約有 45%的能耗用于 IT設備,43%用于散熱冷卻設備。圖 5:數據中心各環節能耗占比數據來源:陳心拓等綠色高能效數據中心散熱冷卻技術研究現狀及發展趨勢,東方證券研究所 數據中心的常規冷卻方式包括風冷、水冷、液冷等。數據中心的常規冷卻方式包括風冷、水冷、液冷等。風冷:
24、早期的數據中心普遍采用風冷型空調系統,該系統采用制冷劑冷媒作為傳熱介質,空氣通過室內機組內蒸發盤管制冷降溫后,在室內進行空氣循環。制冷劑一般為氟利昂,單機制冷量為 10-120kW。水冷:隨著數據中心對冷卻效果的要求不斷提升,水冷技術逐步被應用其中。水冷型系統主要由室內機、換熱器、冷卻塔、膨脹水箱、循環水泵、內外間連接水管等組成。制冷劑吸熱后,熱量先通過水冷冷凝器傳遞給冷卻水,再通過冷卻塔排放到大氣中。液冷:水冷實際是液冷的一種,除了以水作為傳熱介質外,為了提高換熱效率,滿足數據中心高功率、高密部署、低 PUE 的使用需求,液冷還會采用比熱容更大的傳熱介質,如乙二醇水溶液、礦物油、氟化液等。標
25、況下空氣的定壓比熱容為1.004kJ/(kgk),水的比熱容為4.2 kJ/(kgk),用于阿里浸沒式液冷的氟化液比熱容和汽化潛熱分別為 1110 kJ/(kgk)和88kJ/kg。液體的比熱容遠高于氣體,散熱效率實現極大提升。液體的比熱容遠高于氣體,散熱效率實現極大提升。表 2:液冷與風冷的差異差異點差異點 風冷風冷 液冷液冷 換熱介質 空氣 液體 45%43%10%2%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%IT設備制冷設備供配電損耗照明及其他消耗 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師
26、申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。9 驅動部件 風扇 移除或部分移除風扇 散熱能力 一般 效果好,冷卻液的比熱容是空氣的 1000倍,散熱能力遠大于空氣 節能降耗 PUE 值 2.2 以內 PUE 值 1.2 以內 噪音 噪音高 移除部分風扇,噪音低 建設成本 機柜只能低密布局,機柜占用機房面積較大,需傳統精密空調和冷熱通道設計 可帶來機柜高密布局設計,減少機房占用面積,低 PUE 意味著電源、配電和備份基礎設施的規模減小 選址 對環境氣候、電力因素考慮要求較高 不受空氣質量與氣候影響,不受能源政策限制,全國各地均可部署 數據來源:銳捷網絡,東方證
27、券研究所 數據中心數量增加數據中心數量增加&大型機架占比提升大型機架占比提升,總,總耗電量耗電量不斷上升不斷上升,增加能耗擔憂。,增加能耗擔憂。根據信通院數據,2017-2021 年,數據中心機架數量從 166 萬架增至 520 萬架,年均復合增速超 30%,大型規模以上機架數量從 83 萬架增至 420 萬架,總占比提升至 80.8%。據信通院測算,2022 年全國機架規模將持續增長,大型以上機架數量將增至 540 萬架。能耗方面,2017-2020 年,我國信息通信領域規模以上數據中心年耗電量年均增長 28%,2021 年全國數據中心耗電量達 2166 億度,約占全國總耗電量的 2.6%,
28、碳排放量達 1.35 億噸,占全國二氧化碳排放量的 1.14%左右。據信通院測算,2030 年我國數據中心耗電量將超過 3800 億度。圖 6:數據中心機架數量 圖 7:中國數據中心耗電量及占比 數據來源:信通院,東方證券研究所 注:按照標準機架 2.5kW 統計 數據來源:能源與投資,UPS 應用,盤古智庫,生態環境部,東方證券研究所 雙碳背景下,我國對數據中心雙碳背景下,我國對數據中心PUE的要求日趨嚴格的要求日趨嚴格,節能降耗勢在必行。,節能降耗勢在必行。對于新建的數據中心,2017 年,“十三五”節能減排綜合工作方案提出,新建大型云計算數據中心 PUE值低于 1.5。2021年 12月
29、,國家發改委四部門發布新政提出,到 2025年,全國新建大型、超大型數據中心平均 PUE 值降至 1.3 以下,國家樞紐節點還將進一步降至 1.25 以下。另外,我國還將對已有高能耗數據中心進行改造,2021 年,國家提出將對 PUE 值超過 1.5 的數據中心進行改造。數字經濟時代,算力網絡的建設以及以數字經濟時代,算力網絡的建設以及以 ChatGPT 為代表的為代表的 AIGC 類應用的爆發,使得類應用的爆發,使得高高算力需算力需求求激增激增,算力基礎設施能耗節節攀升。,算力基礎設施能耗節節攀升。根據國家政策要求,在算力樞紐 8 大節點中,東部地區大0%10%20%30%40%50%60%
30、70%80%90%0100200300400500600700800201720182019202020212022E總機架數量(萬架)大型規模以上機架數量占比2.10%2.20%2.30%2.40%2.50%2.60%2.70%2.80%050010001500200025002018201920202021全國數據中心耗電量(億kwh)占全社會用電量比例 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。10 型及以上數據中心 PUE 需要降
31、低到 1.25 以下,西部氣候適宜地區大型及以上的數據中心 PUE 需要降低到 1.2 以下,且要求制冷系統采取新的解決方案。表 3:國家對數據中心 PUE 要求日趨嚴格 時間時間 政策名稱政策名稱 主要內容主要內容 2017.1“十三五”節能減排綜合工作方案 新建大型云計算數據中心 PUE 低于 1.5 2019.2 關于加強綠色數據中心建設的指導意見 到 2022 年,新建大型、超大型數據中心 PUE達 1.4 以下;既有大型、超大型數據中心電能使用效率值不高于 1.8 2021.7 新型數據中心發展三年行動計劃(2021-2023 年)到 2021 年底,新建大型及以上數據中心 PUE降
32、至 1.35;到 2023 年底,新建大型及以上數據中心 PUE 降至 1.3 以下,嚴寒和寒冷地區力爭降至 1.25 以下 2021.10 關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見 到 2025 年,數據中心 PUE 普遍不超過 1.5 2021.12 推動數據中心和 5G 等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案 到 2025 年,全國新建大型、超大型數據中心平均 PUE 降至 1.3 以下,國家樞紐節點進一步降至 1.25 以下;對 PUE 超過 1.5 的數據中心進行改造 2022.8 信息通信行業綠色低碳發展行動計劃(2022-2025 年)到 2025 年,全國新建大型、超大型數
33、據中心PUE 降至 1.3 以下 數據來源:政府網站,東方證券研究所 PUE 指電源利用效率,為數據中心內所有用電設備總耗能與指電源利用效率,為數據中心內所有用電設備總耗能與 IT 設備耗能之比。影響設備耗能之比。影響 PUE 受諸多受諸多因素影響,包括數據中心等級、功率密度、數據中心所處的氣候環境、運維管理水平等等。因素影響,包括數據中心等級、功率密度、數據中心所處的氣候環境、運維管理水平等等。(1)數據中心等級:)數據中心等級:根據 GB50174-2017數據中心設計規范,數據中心劃分為 A、B、C 三級,依據使用性質、數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度確定所屬級別。等
34、級越高的數據中心,各類設備的冗余程度越高,最高達 2N,即對應設備能耗的增加。其中 A級數據中心包括但不限于金融行業、國家級信息中心、電力調度中心、通信、網上支付等行業的數據中心和重要的控制室。算力網絡的建設加速了傳輸、調度用數據中心的建設,多屬于 A 級數據中心。(2)功率密度:)功率密度:近年來,為應對電力需求和維護成本的上升,提高數據中心運營效率,一個重要趨勢是提高功率密度,同時數據中心單位空間產生熱量的瓦數也在不斷上升,造成了散熱問題。根據 Uptime Institute2020 全球數據中心調查報告,2020 年全球 71%的數據中心平均功率密度低于 10kW/機架,相比于 201
35、7 年的 5.6kW/機架、2011 年的 2.4Kw/機架增長顯著。其中,平均功率密度高于 20kW/機架的數據中心約占 16%。根據科智咨詢,目前中國數據中心的平均功率密度為 8-10kW/機架。此外,為了滿足高算力負載需求,通過單機架疊加多核處理器提高計算密度,也導致了 IT 硬件的處理器功耗顯著增加,單機架功率密度越來越高。比如,從當前占據全球服務器 CPU主要市場的 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。11 英特爾架構處理
36、器看,英特爾至強可擴展處理器 TDP(熱設計功耗)從 2019 年的 205W 上升到現在的 270W,在 2023 年將達到 350W,提升近一倍。圖 8:單機柜密度增大,風冷技術已不能滿足散熱需求 數據來源:賽迪顧問,東方證券研究所 圖 9:2008 年以來全球數據中心單機柜功率變化情況及預測 圖 10:中國液冷數據中心市場規模預測 數據來源:Colocation America,賽迪顧問,東方證券研究所 數據來源:賽迪顧問測算,東方證券研究所 2.2 儲能領域:液冷方案成為主流趨勢 溫度對電化學儲能系統的容量、安全性、壽命等性能都有影響,因此需要對儲能系統進行熱管理。溫度對電化學儲能系統
37、的容量、安全性、壽命等性能都有影響,因此需要對儲能系統進行熱管理。儲能系統是一個由大量電池、PCS、BMS、EMS、溫控、消防等子系統組成的復雜系統,其中電池是系統的核心部件。溫度對儲能系統的影響體現在兩個方面:(1)溫度對單個電芯的性能有影響,過高或過低的溫度將影響電芯正常使用;(2)溫度對電池系統的性能有影響,多個電芯之間溫度的差異會影響系統一致性,一致性問題將影響系統的安全、效率和壽命。圖 11:儲能電站系統 051015202530200820162020E2023E2025E數據中心單機柜功率(kW)0%5%10%15%20%25%30%35%40%02004006008001000
38、120014002019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E市場規模(億元)增速 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。12 數據來源:朱信龍等集裝箱儲能系統熱管理系統的現狀及發展,東方證券研究所 溫度對電芯性能的影響體現在:溫度對電芯性能的影響體現在:(1)容量:容量:高溫會導致電池內阻增加,活性鋰離子流失。若長期處于高溫狀態,電池容量會大幅偏離標稱容量。溫度越高,鋰離子電池的容量衰減越快。而低溫
39、環境下,電解質的傳輸性能大幅降低,也會導致鋰電池容量降低,磷酸鐵鋰電池的容量保持率在 0 下為60%70%,而在20 時則降低到 20%40%。(2)壽命:壽命:溫度變化導致電池內阻、電壓變化,影響電池壽命。研究發現,溫度每升高 1,電池壽命則減少約 60 d。(3)熱穩定性:熱穩定性:高溫會導致電池內部材料發生分解反應,影響電池安全穩定運行。高溫環境下,SEI 膜可能發生分解,進而導致鋰離子通道閉塞、正負極接觸短路、產生大量熱。同時會伴隨產生大量氣體,導致電池鼓包、破裂等熱失控現象。而低溫環境下,電池負極可能出現鋰枝晶,甚至刺穿 SEI 膜,影響電池安全。目前普遍認為鋰電池的最佳工作溫度區間
40、為 10-35。圖 12:鋰電池工作的各種溫度區間 數據來源:朱信龍等集裝箱儲能系統熱管理系統的現狀及發展,東方證券研究所 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。13 溫度對電池系統的影響體現在電芯的一致性上。溫度對電池系統的影響體現在電芯的一致性上。在電池運行中,各個電芯的充放電狀態的差異、內阻差異、電流波動等因素,都會造成多次循環后,單體電池的老化狀態差異,進而造成單體電池間性能的差異。研究表明模塊間的溫度梯度減少了整體電池組的容
41、量和壽命,因此需要保持電池組內各單體電池之間的溫度均勻性。為了保持電池中單體電池的一致性,要求電芯之間溫差不超過 5。圖 13:1.5C 放電倍率下風冷系統電池組溫度分布圖 數據來源:呂超等儲能鋰離子電池包強制風冷系統熱仿真分析與優化,東方證券研究所 儲能系統應用的熱管理方案有四種:空冷、液冷、熱管冷卻和相變冷卻。儲能系統應用的熱管理方案有四種:空冷、液冷、熱管冷卻和相變冷卻。目前只有風冷和液冷進入大規模應用,熱管冷卻和相變冷卻依然處于實驗室階段。(1)空冷:以空氣為介質,具有結構簡單、易維護的特點。但空氣比熱容低、導熱系數低,適合冷卻效率需求較低的場景。(2)液冷:以液體為冷卻介質,常用的液
42、冷介質有水、乙二醇水溶液、純乙二醇、空調制冷劑和硅油等。冷卻介質的換熱系數高、比熱容大、冷卻速度快,冷卻效果好,結構緊湊。(3)熱管冷卻:依靠封閉管殼內工質相變來實現換熱的高效換熱元件。熱管具有高導熱、等溫、熱流方向可逆、熱流密度可變、恒溫等優點。(4)相變冷卻:利用相變材料發生相變來吸熱。選擇比熱容大、傳熱系數高的材料,冷卻效果好。但相變材料本身不具有散熱能力,需要與其他散熱方式配合。圖 14:4 種儲能熱管理方案 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報
43、告最后一頁的免責申明。14 數據來源:朱信龍等集裝箱儲能系統熱管理系統的現狀及發展,東方證券研究所 表 4:典型儲能熱管理技術的特點 項目項目 空冷空冷 液冷液冷 熱管冷卻熱管冷卻 相變冷卻相變冷卻 強迫強迫 主動主動 冷端空冷冷端空冷 冷端液冷冷端液冷 相變材料相變材料+導導熱材料熱材料 散熱效率 中 高 較高 高 高 散熱速度 中 較高 高 高 較高 溫降 中 較高 較高 高 高 溫差 較高 低 低 低 低 復雜度 中 較高 中 較高 中 壽命 長 中 長 長 長 成本 低 較高 較高 高 較高 數據來源:鐘國彬等大容量鋰離子電池儲能系統的熱管理技術現狀分析,東方證券研究所 液冷方案逐漸發
44、展成為增量儲能場景下的主流方案。液冷方案逐漸發展成為增量儲能場景下的主流方案。從供給端看,液冷方案具有技術成熟度高、冷卻效果好、對系統的性能有積極影響等優勢。從供給端看,液冷方案具有技術成熟度高、冷卻效果好、對系統的性能有積極影響等優勢。(1)安全性:液冷方案散熱效率高、防護等級高,可以應對更復雜的工作環境,減少熱失控的可能,提高系統運行安全性。有數據表明,液體散熱能力是同體積空氣的3000倍,導熱能力是空氣的 25 倍。且液冷系統箱體防護等級更高,可以應對更惡劣的使用環境。(2)經濟性:達到同樣的控制效果,液冷方案能耗更低,可以降低運營投入,提高全壽命周期經濟性。為了達到相同的電池平均溫度,
45、風冷需要比液冷高 2-3 倍的能耗。相同功耗下電池包的最高溫度,風冷比液冷要高 3-5 攝氏度,液冷系統相比風冷系統節能最大可達 50%左右。(3)集成度高:由于液冷方案冷卻效果更好,在集裝箱內儲能系統的集成度更高。以科華數據 S 液冷儲能系統為例,傳統風冷的 40 尺集裝箱容量 3.44MWh,而同樣 40 尺集裝箱的液冷方案容量可達 6.88 MWh。同等容量的儲能電站,采用液冷電池系統節省占地面積 40%以上。從需求端看,從需求端看,儲能系統更大容量、更多場景的發展方向,對熱管理的要求越來越高,液冷方案的儲能系統更大容量、更多場景的發展方向,對熱管理的要求越來越高,液冷方案的性能與之更匹
46、配。性能與之更匹配。(1)儲能電站規模越來越大。儲能電站規模越來越大。隨著電力系統中新能源占比提升,對儲能等調峰資源的需求日益凸顯,而大容量儲能電站的調度性能優于小容量電站,因此,規?;膬δ茈娬境尸F大容量趨勢。目前獨立式儲能項目單體規模正在快速突破百 MWh,朝著 GWh 邁進。2022年有4個200MW/400MWh的單體電站投運。截至2022年9月,已經規劃啟動的、規模在 500MWh 以上的儲能項目已經多達 30 個,總規模合計 12.2GW/33GWh。大容量電站通常使用大容量電芯,隨著電芯的體積和容量增大,電芯自身的散熱性能變差,因此對系統的熱管理能力要求會越來越高。通信行業深度報
47、告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。15(2)儲能電站應儲能電站應用場景更加多元。用場景更加多元。根據不同儲能時長的需求,儲能的應用場景可以分為容量型(4 小時)、能量型(約 12 小時)、功率型(30 分鐘)和備用型(15 分鐘)四類。容量型和能量型場景下,儲能應用于削峰填谷、離網儲能、緊急備用等功能,呈現出大容量趨勢,單個項目的產熱量提升,對熱管理的要求提高。功率型場景下,要求儲能系統可以瞬時吸收或釋放能量,提供快速的功率支撐,快速充放電對電
48、池的溫度調節要求更高,熱管理的重要性凸顯。三、液冷方案應用現狀三、液冷方案應用現狀 3.1 數據中心液冷:電信運營商發布“三年愿景”,2025 年液冷數據中心占比有望達 50%數據中心液冷領域數據中心液冷領域,海外廠商,海外廠商先行先行,中國廠商,中國廠商后發制人后發制人。早在上世紀早在上世紀70年代,年代,IBM公司便研發出世界首款冷凍水冷卻計算機 System 360,開創了液冷計算機先河。而后在 2008-2009年,IBM和英特爾先后推出了液冷超級計算機 Power 575 和礦物油浸沒散熱系統。國內廠商則以中科曙光率先開始,2011 年中科曙光著手研究服務器液冷技術,并于 2013
49、年完成了首臺冷板式液冷服務器原理機和首臺浸沒式液冷原理驗證。此后,華為、浪潮、聯想、阿里等國內廠商陸續發布液冷服務器、液冷系統或解決方案。隨著中科曙光、華為、浪潮、聯想和阿里等在液冷領域的探索,中隨著中科曙光、華為、浪潮、聯想和阿里等在液冷領域的探索,中國液冷技術發展迅速,并且在液冷的規模應用上積累了更為先進的經驗。國液冷技術發展迅速,并且在液冷的規模應用上積累了更為先進的經驗。圖 15:國內外液冷發展大事記 數據來源:賽迪顧問,東方證券研究所 曙光自研浸沒相變液冷系統曙光自研浸沒相變液冷系統應用于“東數西算”樞紐節點應用于“東數西算”樞紐節點,PUE最低可降至最低可降至 1.04。中科曙光依
50、托浸沒相變液冷技術,推出標準化解決方案,該方案可使 CPU 等主要芯片運行溫度下降 10 攝氏度左右,額外帶來 10-30%的應用性能提升,同時,浸沒相變系統通過減小部件和元器件所負載的溫度變化幅度,極大提升了數據中心運行的穩定可靠性,實現全年自然冷卻,風扇風機能耗降低接近 100%,總能耗降低約 30%,高密度部署為機房節省 85%左右的空間。截至 2022 年 4 月,曙光已將這項技術應用于全國二十多個城市,覆蓋科研、金融、教育、醫療、人工智能等多個行業。其中,該技術已應用于“東數西算”成渝樞紐節點內的西部(重慶)科學城先進數據中心中。通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻
51、技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。16 2020年,全球規模最大的全浸沒式液冷數據中年,全球規模最大的全浸沒式液冷數據中心心阿里仁和數據中心投入運營。阿里仁和數據中心投入運營。浸沒式液冷的使用大大降低了冷卻能耗,該數據中心PUE只有1.09,一年可以節省上千萬度電。阿里云除在自身數據中心對浸沒式液冷進行規?;渴鹜?,也已開啟對外商業化輸出的腳步。在第十六屆中國IDC 產業年度大典上,阿里云發布了阿里云磐久液冷系列產品,其中磐久液冷一體機 Immersion DC 1000,是可以在“
52、全球任何氣象區域部署,并且實現 PUE1.09 左右的一體化解決方案”。圖 16:曙光浸沒式相變液冷系統 圖 17:阿里云磐久液冷一體機 數據來源:中科曙光,東方證券研究所 數據來源:阿里云,東方證券研究所 賽迪顧問通過對國內主要液冷數據中心廠商在2020年液冷數據中心產品營收、類型、銷量、市占率、客戶反饋等市場地位維度,以及技術專利、標準制定、創新人才、潛在客戶等發展能力維度的綜合考慮,得到如下競爭力矩陣圖。圖 18:2020 年中國液冷數據中心廠商競爭力矩陣圖 數據來源:賽迪顧問,東方證券研究所 賽迪顧問調研結果顯示,賽迪顧問調研結果顯示,2019年液冷數據中心主要應用在以超算為代表的應用
53、當中,并預計互聯年液冷數據中心主要應用在以超算為代表的應用當中,并預計互聯網、金融、電信行業對數據中心液冷的需求量將會持續加大。網、金融、電信行業對數據中心液冷的需求量將會持續加大。電信運營商發布液冷白皮書,率先發力液冷。電信運營商發布液冷白皮書,率先發力液冷。6 月 5 日,在第 31 屆中國國際信息通信展覽會“算力創新發展高峰論壇”上,三大運營商聯合液冷產業鏈相關企業發布了電信運營商液冷技術白皮書。白皮書提出三年發展愿景:白皮書提出三年發展愿景:1)三大運營商將于 2023 年開展技術驗證;2)2024 年年開展規模測試,新建數據中心項目開展規模測試,新建數據中心項目 10%規模試點應用液
54、冷技術規模試點應用液冷技術,推進產業生態成熟,降低全生命周期成本;3)2025 年開展規模應用,年開展規模應用,50%以上數據中心項目應用液冷技術以上數據中心項目應用液冷技術,共同推進形成標準 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。17 統一、生態完善、成本最優、規模應用的高質量發展格局,電信行業力爭成為液冷技術的引領者、產業鏈的領航者、推廣應用的領先者。圖 19:2019-2025 年中國液冷數據中心行業應用結構預測 數據來源:賽迪
55、顧問,東方證券研究所 3.2 儲能液冷:2025 年滲透率有望達到 45%左右 國內主流廠家紛紛推出液冷方案,印證液冷景氣度。國內主流廠家紛紛推出液冷方案,印證液冷景氣度。在存量儲能項目中,以風冷方案占比更高,主要因為風冷的設計簡單、成本低。但隨著儲能系統規模和能量密度提高,液冷技術的優勢凸顯。據高工儲能梳理,目前寧德時代、比亞迪、遠景能源、陽光電源、海博思創、正泰新能源、科陸電子等企業均已推出液冷產品。表 5:各公司推出的液冷產品 公司公司 產品型號產品型號 上市時間上市時間 寧德時代 EnerOne 2020 比亞迪 BYD Cube 2020.8 蜂巢能源 鉅-一體化液冷儲能系統 202
56、1.4 海博思創 海博思創 2021.4 科陸電子 E30 2021.5 正泰 TELOGY 泰集駝峰 1500V 液冷儲能系統 2021.6 遠景能源 智慧液冷儲能產品 2021.1 科華技術 科華 S3 液冷儲能系統 2022.5 陽光電源 PowerTitanPowerStack 2022.5 金盤科技 35kV 高壓級聯儲能系統設備 2022.7 科陸電子 Aqua 系列液冷產品 2023.4 中天科技 MUSE1.0 2022.6 奇點能源 分布式模塊化液冷儲能柜集成產品 2022.9 南都電源 CenterL 液冷儲能系統 2022.9 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求
57、的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。18 天合儲能 萬次循環液冷系統 TrinaStorage Elementa 2022.11 雙登集團 PowerBank 新型液冷儲能系統 2022 采日能源 Serlattice 液冷儲能系統 2022.6 數據來源:公司官網,東方證券研究所 儲能液冷系統基本組成包括:液冷板,液冷機組(加熱器選配),液冷管路(包括溫度傳感器、閥門),高低壓線束;冷卻液(乙二醇水溶液)等。根據冷卻液與電池的接觸方式,分為兩種方案:一種是直接接觸,電池單體
58、或者模塊沉浸在液體(如電絕緣的硅油)中,讓液體直接冷卻電池;另一種是在電池間設置冷卻通道或者冷板,讓液體間接冷卻電池。圖 20:儲能液冷系統示意圖 數據來源:中國儲能網,東方證券研究所 儲能儲能液冷系統具有安全、高效、靈活的特性。液冷系統具有安全、高效、靈活的特性。以科華數能 S 液冷儲能系統為例:(1)安全:系統采用 IP67 防護+防凝露+結構抗震+六維限位設計,每一個 pack 內置全氟己酮柔性管+消防反饋檢測,系統層面采用三級防爆+三級消防的設計思路,實現三重絕緣監測與保障。(2)高效:在液冷儲能系統中使用簇級控制器。通過簇級管理器對電流智能控制,實現電池簇單元主動均衡、智能投切和毫秒
59、級告警響應。經實驗證明,在簇級控制器的均衡效果下,全生命周期充放電容量提升 6%以上。同時,在簇級控制器的投切功能下,實現電池簇的智能均衡控制,系統年可利用率99%。結合智能溫控均衡控制技術,液冷 pack“同程”專利設計,系統散熱“雙循環”,液冷管道多級分布,使得集裝箱系統內部溫差一致不超過 5,任一 pack 之間溫差不超過 3,在智能溫控均衡控制技術下,有效抑制熱失控發生概率,系統壽命提升 13%。(3)靈活:液冷儲能系統功率密度提升 100%,40 尺容量可達 6.88 MWh。以配置 10MW/20MWh 的儲能系統布局為例,采用液冷電池系統節省占地面積 40%以上。采用預制模塊化設
60、計,初始投資成本降低 2%以上。圖 21:科華 S 液冷儲能系統 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。19 數據來源:科華數據,東方證券研究所 對比風冷與液冷方案,溫控設備成本液冷對比風冷與液冷方案,溫控設備成本液冷 0.09 元元/wh,風冷,風冷 0.025 元元/wh。綜合成本液冷有望降。綜合成本液冷有望降低。低。(1)風冷:傳統 40 尺儲能集裝箱,容量 3.5MWh,一般使用 4 臺 12.5kw 的空調系統。單臺空調報價
61、約 2.2 萬元,測算得一個集裝箱系統溫控價格 8.8 萬元,對應單價 0.025 元/wh,每 GWh 價值量 2500 萬元。(2)液冷:40尺集裝箱,容量 5-6MWh,需要使用 2臺 40kw的液冷系統。單臺價格約 27萬元,一個集裝箱溫控價格 54 萬元,對應單價 0.09 元/wh,每 GWh 價值量 9000 萬元。但考慮到液冷系統集成密度高,同等容量占用的土地面積更小,土建成本降低,同等容量使用的連接件等輔助材料更少,系統綜合成本降低。圖 22:風冷儲能系統 圖 23:液冷儲能系統 數據來源:黑盾,東方證券研究所 數據來源:采日能源,東方證券研究所 根據 GGII 測算,202
62、1 年儲能溫控行業價值量在 24 億元左右(包括出口海外),2025 年預計達到近 165 億元。其中,2025 年液冷市場占比達到 45%左右。圖 24:儲能溫控市場空間(億元)通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。20 數據來源:GGII,東方證券研究所 儲能液冷溫控方案供應商主要來自數據中心溫控、工業溫控和汽車溫控廠家。儲能液冷溫控方案供應商主要來自數據中心溫控、工業溫控和汽車溫控廠家。競爭的關鍵在于非標產品的設計化能力,因為不
63、同儲能集成商的產品設計方案不同,液冷溫控需要與電池 pack布局、液冷管道設計等聯合開發,與電池一同集成,因此需要進行高度定制化的設計。表 6:儲能液冷溫控主要供應商 原原行業行業 公司公司 主要客戶主要客戶 數據中心溫控 英維克 寧德時代、比亞迪、南都、科陸、平高集團、陽光電源、海博思創以及國外相關主流系統集成商和電池廠商。申菱環境 國家電網等。工業溫控 同飛股份 公司 2020 年開始布局儲能溫控業務,拓展客戶陽光電源、科陸電子、南都電源、天合儲能等。高瀾股份 主要客戶為分布式電池集裝箱集成廠家與電池廠家,目前已與寧德時代等展開合作。車用熱管理 松芝股份 寧德時代、遠景能源等。奧特佳 子公
64、司空調國際儲能相關產品 2020 年開始向寧德時代等供貨。數據來源:GGII,東方證券研究所 四、投資建議四、投資建議 建議關注布局液冷技術的相關廠商建議關注布局液冷技術的相關廠商:1)溫控液冷廠商:英維克、曙光數創、佳力圖、申菱環境、同飛股份)溫控液冷廠商:英維克、曙光數創、佳力圖、申菱環境、同飛股份、高瀾股份;、高瀾股份;2)布局液冷的)布局液冷的 IDC 廠商:網宿科技、科華數據、潤澤科技。廠商:網宿科技、科華數據、潤澤科技。4.1 英維克 公司是國內最早涉足電化學儲能系統溫控的廠商,也是眾多國內儲能系統提供商的主力溫控產品供應商。公司在 2020 年推出系列的水冷機組并開始批量應用于國
65、內外各種儲能應用場景。2022年 11月 3日,公司發布 BattCool儲能全鏈條液冷解決方案 2.0從整體方案、全鏈條、全方位、全0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%02040608010012014016018020212022E2023E2024E2025E液冷風冷液冷滲透率 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。21 場景、多維度升級了系統性能和運維效率,進一步豐富了產品環節,提升了競爭優勢。公司借
66、助在儲能行業的品牌優勢和客戶基礎,持續地積極拓展國內外客戶并取得顯著成效。2022 年公司來自儲能應用的營業收入約 8.5 億元,同比+150%左右。圖 25:英維克 BattCool 儲能全鏈條液冷解決方案 2.0 數據來源:英維克,東方證券研究所 4.2 曙光數創 曙光數創在液冷領域有著超過 10年的技術積累,先后推出了冷板液冷基礎設施產品和浸沒相變基礎設施產品,在行業占據領先地位,參與建設的液冷數據中心規模累計超過 200MW。2022 年,公司主力產品浸沒式相變液冷 C8000 實現營收 4.29 億元,增速持續維持在近 30%水平,收入占比保持在 80%以上。曙光數創是中科曙光控股子
67、公司,中科曙光在全國布局多個智算、先進計算中心,并建設運營 50多個云計算數據中心。公司憑借技術產品優勢以及股東中科曙光的算力優勢,卡位數據中心液冷行業,取得不俗成績。2018-2022 年,公司營收 CAGR 達 34%,歸母凈利潤CAGR 達 85%。圖 26:曙光數創營收結構(億元)圖 27:曙光數創全浸式液冷服務器,PUE 可低至 1.01-1.02 數據來源:wind,東方證券研究所 數據來源:公司官網,東方證券研究所 4.3 佳力圖 公司自2003年成立以來一直專注于數據機房等精密環境控制技術的研發。公司主要產品為精密空調設備、機房環境一體化產品,可應用于數據中心機房、通信基站以及
68、其他恒溫恒濕等精密環境。01234562019202020212022浸沒相變液冷數據中心基礎設施產品冷板液冷數據中心基礎設施產品模塊化數據中心產品配套產品技術和運維服務 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。22 公司產品服務于中國電信、中國聯通、中國移動、華為等知名企業。2021 年 3 月,公司投入建設南京楷德悠云數據中心項目,至 2022 年底該項目已進入試運行狀態。該項目設計 PUE 值為 1.25,建成后將成為佳力圖綠色節
69、能數據中心示范項目。2021 年中國聯通南京分公司、北京民商科惠科技有限公司已就該項目與楷德悠云簽訂了合作協議。2022 年公司實現營收 6.25 億元,同比減少6.33%,其中精密空調業務收入 3.62 億元,機房一體化業務收入 2.24 億元。圖 28:佳力圖冷水機組產品系列 數據來源:公司官網,東方證券研究所 4.4 申菱環境 基于公司在工業制冷和數據中心溫控領域的經驗,融合工業風冷冷水機原理、數據中心液冷技術、數據中心精密空調全變頻精密控制和全工況制冷技術等,公司開發了 SCY 系列儲能液冷產品。制冷散熱單元為風冷變頻直膨制冷系統;水力模塊的冷卻液依靠泵的驅動將鋰電池的熱量帶出,冷卻液
70、在板式蒸發器與制冷劑循環換熱;水力模塊還集成補水穩壓、排氣排液、溫度與壓力監控、液體加熱、液體過濾等功能??梢詫崿F比風冷方式節能 25%以上,占地面積減少 50%以上,電池壽命延長 20%以上。電池簇內部電芯溫差3,設計壽命 10 年以上,可 24 小時不間斷運行。圖 29:申菱環境儲能溫控產品 數據來源:公司官網,東方證券研究所 4.5 同飛股份 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。23 公司憑借多年的技術積累,已具備較強的研發實
71、力和較大的產能規模,為儲能領域客戶匹配了相關液冷和空冷產品,未來將通過精準控溫、高可靠性、高安全性、溫度均勻性等綜合優勢進一步拓展儲能溫控產品市場。2022 年公司儲能溫控領域的營業收入約為 1.58 億元。得益于公司在數控裝備、電力電子行業積累的液冷溫控優勢,迅速拓展儲能溫控場景。公司在電力電子溫控領域的客戶思源電氣、新風光等,也有望成為公司儲能領域的客戶。表 7:同飛股份儲能熱管理在研項目(截至 2022 年年報)主要研發項目名稱主要研發項目名稱 項目目的項目目的 項目進展項目進展 擬達到的目標擬達到的目標 預計對公司未來發展的預計對公司未來發展的影響影響 鋰電池儲能系統熱管 理技術方案及
72、控制策 略研究 為鋰電池儲能系統熱管理技術而設計開發 本項目經項目組驗證,達到成果轉化條件,實現儲能液冷、空冷控制新技術的成果轉化 制冷量 80kW,適應環境溫度-4055,溫度控制范圍 1525 促進儲能熱管理產品的技術升級及市場拓展。電化學儲能電池液體 溫控系統的研發 滿足電化學儲能行業溫控需求,開發以氟化液為介質的新型電化學儲能液冷機組 本項目經項目組驗證,達到成果轉化條件,實現新型電化學儲能液冷機組的成果轉化 15液溫樣機制冷量5kW,液溫控制精度1 促進新能源儲能液冷技術提高,緊跟國家發展戰略,開發市場新領域需求。分布式儲能專用溫控 單元的研發 研發分布式儲能系統的安全穩定運行提供關
73、鍵的溫控單元 本項目經項目組驗證,達到成果轉化條件,實現分布式儲能溫控單元新產品的成果轉化 樣機制冷量 7.5kW,能效比2 促進公司在分布式儲能溫控領域的市場拓展 集裝箱內置儲能液冷 熱管理系統的研發 針對集裝箱電池儲能系統高熱流密度和節能需求的特點,開發液冷散熱的解決方案 本項目已進入產品開發階段 樣機制冷量 40kW,能效比2.6 促進電池儲能液冷技術提升,增強公司產品競爭力 浸沒式儲能液冷溫控 系統的研發 研發可兼容氟化液的液冷機組,為儲能電池的浸沒式冷卻應用提供基礎 本項目已進入產品開發階段 樣機制冷量 9kW,溫差均勻度1 針對儲能系統開發相應的浸沒式冷卻系統,促進儲能溫控技術提升
74、 高效儲能空冷系統的 研發 提高儲能空冷系統冷卻效率 本項目已進入產品開發階段 樣機制冷量 4kW,能效比2.2,符合UL60335 標準,滿足EMC 要求 提高儲能空冷冷卻效率,提升市場應用份額 數據來源:公司公告,東方證券研究所 4.6 高瀾股份 公司在儲能電池熱管理技術方面持續投入研發,目前已有基于鋰電池單柜儲能液冷產品、大型儲能電站液冷 系統、預制艙式儲能液冷產品等的技術儲備和解決方案。公司具備所有的液冷系統開發能力,從一維、三維的仿真設計,到單板開發,最終具有一站式液冷系統解決方案的能力。圖 30:高瀾電站式儲能系統液冷方案 通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術
75、有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。24 數據來源:中國儲能網,東方證券研究所 4.7 網宿科技 公司近幾年圍繞互聯網及政企客戶數字化、智能化轉型中的 IT需求拓展業務,在 CDN、IDC等成熟業務的基礎上,向云安全與邊緣計算方向革新,同時拓展私有云/混合云、MSP、數據中心液冷解決方案等協同性強的新業務。經工信部電子第五研究所評估,公司子公司綠色云圖自主研發的液冷數據中心 PUE均值低至 1.049;同樣自研的 DLC直接浸沒式液冷技術已進入商用階段,該技術已取得多項國家發明和實用新型專利
76、。公司液冷技術適配通用的標準服務器,可以滿足多種場景下的客戶需求。圖 31:網宿科技子公司綠色云圖液冷數據中心平面圖數據來源:綠色云圖官網,東方證券研究所 4.8 科華數據 公司作為數據中心服務商,持續推進數據中心液冷技術的發展,全面部署冷板式液冷、浸沒式液冷等技術路徑的研發,完善產品矩陣。標準化方面,公司參編零碳數據中心建設標準模塊化數據中心通用規范浸沒式冷卻液可靠性規范數據中心液冷系統技術規程等標準制定;技術創新方面,公司成功研發并在市場上推廣了風-液架構的冷板式液冷 CDU、機柜式 CDU 和板式液冷微模塊等液冷產品;生態合作方面,公司引進多方供應商,建立優質白名單,打通上下游產業鏈,提
77、供更多液冷產品和解決方案,以滿足用戶對數據中心不同的業務需求,同時最大化的提升數據中心綠色化和低碳化水平。通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。25 圖 32:科華數據液冷產品數據來源:公司官網,東方證券研究所 4.9 潤澤科技 潤澤科技主要通過與運營商合作,向頭部互聯網企業、云廠商提供數據中心基礎設施服務。公司數據中心項目位于廊坊,2022 年公司液冷數據中心完成試運行,全年完成綠電交易總量超 3 億千瓦時,繼廊坊數據中心 A2、A5
78、 成功入選 2021 年度國家綠色數據中心名單,A3、A6 再次成功入選 2022 年度國家綠色數據中心名單,此外 A7 入選 2022 年國家新型數據中心典型案例。潤澤國際信息港 A-7 數據中心隸屬于潤澤國際信息港項目第三代高等級數據中心序列,總建筑面積43563.14 平方米,其中液冷機架最低功率為 20kW,最高功率達 50kW,已于 2021 年 10 月底正式投產。A-7 數據中心部分模塊創新運用了業內先進的液冷制冷技術,與傳統風冷技術相比,液冷數據中心整體能效提升 22%。風險提示風險提示算力投資不及預期,超算中心、智算中心發展不及預期:算力投資不及預期,超算中心、智算中心發展不
79、及預期:高算力需求對數據中心往更高密度方向發展具有催化作用,需要效率更高的散熱方式,或間接加速液冷方案的落地。若相關投資或數據中心建設不及預期,可能影響液冷技術的實際普及程度。液冷技術實際應用發展不及預期:液冷技術實際應用發展不及預期:目前數據中心冷卻方案仍以風冷為主,液冷以冷板式方案居多,浸沒式液冷等效率更高的散熱方式在技術成熟度、成本方面還有待發展。相關假設影響風冷、液冷方案成本測算結果風險:相關假設影響風冷、液冷方案成本測算結果風險:我們基于對制冷系統數量及價格的推算和假設對風冷、液冷兩種技術方案的成本進行測算,不同的假設會導致測算結果的差異。通信行業深度報告 液冷,順應低碳數字時代需求
80、的高效冷卻技術有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。26 分析師申明每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:分析師在本報告中對所提及的證券或發行人發表的任何建議和觀點均準確地反映了其個人對該證券或發行人的看法和判斷;分析師薪酬的任何組成部分無論是在過去、現在及將來,均與其在本研究報告中所表述的具體建議或觀點無任何直接或間接的關系。投資評級和相關定義報告發布日后的 12個月內行業或公司的漲跌幅相對同期相關證券
81、市場代表性指數的漲跌幅為基準(A 股市場基準為滬深 300 指數,香港市場基準為恒生指數,美國市場基準為標普 500 指數);公司投資評級的量化標準公司投資評級的量化標準 買入:相對強于市場基準指數收益率 15%以上;增持:相對強于市場基準指數收益率 5%15%;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;減持:相對弱于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級 由于在報告發出之時該股票不在本公司研究覆蓋范圍內,分析師基于當時對該股票的研究狀況,未給予投資評級相關信息。暫停評級 根據監管制度及本公司相關規定,研究報告發布之時該投資對象可能與本公司存在潛在的利益沖突情形;亦或是研究報告發布
82、當時該股票的價值和價格分析存在重大不確定性,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確投資評級;分析師在上述情況下暫停對該股票給予投資評級等信息,投資者需要注意在此報告發布之前曾給予該股票的投資評級、盈利預測及目標價格等信息不再有效。行業投資評級的量化標準行業投資評級的量化標準:看好:相對強于市場基準指數收益率 5%以上;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;看淡:相對于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級:由于在報告發出之時該行業不在本公司研究覆蓋范圍內,分析師基于當時對該行業的研究狀況,未給予投資評級等相關信息。暫停評級:由于研究報告發布當時該行業的投資價值分析存在重大不確定性
83、,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確行業投資評級;分析師在上述情況下暫停對該行業給予投資評級信息,投資者需要注意在此報告發布之前曾給予該行業的投資評級信息不再有效。免責聲明 本證券研究報告(以下簡稱“本報告”)由東方證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)制作及發布。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告的全體接收人應當采取必要措施防止本報告被轉發給他人。本報告是基于本公司認為可靠的且目前已公開的信息撰寫,本公司力求但不保證該信息的準確性和完整性,客戶也不應該認為該信息是準確和完整的。同時,本公司不保證文中觀點或陳述不會發生任何變更,在不同時期,本公司可發出與本報告所載資
84、料、意見及推測不一致的證券研究報告。本公司會適時更新我們的研究,但可能會因某些規定而無法做到。除了一些定期出版的證券研究報告之外,絕大多數證券研究報告是在分析師認為適當的時候不定期地發布。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投資標的的邀請或向人作出邀請。本報告中提及的投資價格和價值以及這些投資帶來的收入可能會波動。過去的表現并不代表未來的表
85、現,未來的回報也無法保證,投資者可能會損失本金。外匯匯率波動有可能對某些投資的價值或價格或來自這一投資的收入產生不良影響。那些涉及期貨、期權及其它衍生工具的交易,因其包括重大的市場風險,因此并不適合所有投資者。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告主要以電子版形式分發,間或也會輔以印刷品形式分發,所有報告版權均歸本公司所有。未經本公司事先書面協議授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容。不得將報告
86、內容作為訴訟、仲裁、傳媒所引用之證明或依據,不得用于營利或用于未經允許的其它用途。經本公司事先書面協議授權刊載或轉發的,被授權機構承擔相關刊載或者轉發責任。不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。提示客戶及公眾投資者慎重使用未經授權刊載或者轉發的本公司證券研究報告,慎重使用公眾媒體刊載的證券研究報告。HeadertTable_Address東方證券研究所 地址:上海市中山南路 318 號東方國際金融廣場 26 樓 電話:傳真:021-63325888 021-63326786 東方證券股份有限公司經相關主管機關核準具備證券投資咨詢業務資格,據此開展發布證券研究報告業務。東方證券股份有限公司及其關聯機構在法律許可的范圍內正在或將要與本研究報告所分析的企業發展業務關系。因此,投資者應當考慮到本公司可能存在對報告的客觀性產生影響的利益沖突,不應視本證券研究報告為作出投資決策的唯一因素。