《液冷行業:AIDC智算中心~高功率、高壓、直流、液冷趨勢的投資機會梳理(一)-250120(25頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《液冷行業:AIDC智算中心~高功率、高壓、直流、液冷趨勢的投資機會梳理(一)-250120(25頁).pdf(25頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、2025年1月20日AIDC智算中心-高功率、高壓、直流、液冷趨勢的投資機會梳理(一)行業評級:看好分析師劉巍郵箱證書編號S1230524040001證券研究報告分析師邱世梁郵箱證書編號S1230520050001研究助理白浪郵箱添加標題95%摘要21、動態負載特性對智算中心基礎設備提出更高要求;供電架構趨于高壓化、直流化。高壓化:高壓帶來更高功率,為高功率機柜提供更優解決方案。直流化:直流提升供電效率,減少電能損耗。2、液冷技術逐漸成為智算中心應用主流;冷板技術以兼容性、可靠性等優勢有望迎來爆發。液冷技術相對于風冷,具備低能耗、高散熱、低噪音等技術優點,未來有望在AIDC廣泛應用。冷板技術在
2、行業內具有 10 年以上的研究積累,技術成熟度最高。3、柴油發電確保電力保障,總功率、升功率和啟動可靠性決定了柴發產品技術水平持續供電時間長,可在 UPS 儲能耗盡后接力供電,為數據中心提供長時間、穩定且可靠的備用電力保障。柴油發電機不受電網波動的影響,能獨立穩定地運行。大功率的柴油發電機可為智算中心提供更強勁的電力支撐;啟動可靠的柴油發電機可確保停電后發電機組能夠第一時間啟動,來維系整個數據中心的用電需求。4、投資建議散熱系統方面,建議關注研發和定制化能力強的液冷廠商:英維克、申菱環境;應急電源方面,建議關注技術能力優秀的大功率柴油發電機廠商:濰柴重機、科泰電源、泰豪科技。5、風險提示海內外
3、宏觀和政策環境惡化;智算中心發展低于預期;AI應用發展不及預期。kVcZgWpYmUmNtRaQdNbRtRoOnPtOkPnNrQiNpNsRaQrRwPxNtOqPwMrRpN目錄C O N T E N T S010203304供電架構趨于高壓化、直流化液冷技術逐漸成為主流;冷板技術有望迎來爆發總功率、升功率和啟動可靠性決定了柴發產品技術水平風險提示供電架構趨于高壓化、直流化01Partone4動態負載特性對智算中心基礎設備提出更高要求015資料來源:數據中心運維管理,AI云原生智能算力架構,浙商證券研究所發展趨勢:隨著生成式人工智能興起,醫療、金融、制造等多領域對人工智能應用需求大增,傳
4、統數據中心的計算能力漸顯不足。在此背景下,智算中心(AIDC)應運而生。主要指標云數據中心智算中心算力類型通用算力智算算力算力來源基于CPU芯片的服務器基于GPU、FPGA、Al芯片等輸出的人工智能計算平臺應用領域面向眾多應用場景,應用領域和應用層級不斷擴張,支撐構造不同類型的應用面向Al典型應用場景,如知識圖譜、自然語高處理、智能制造、自動駕駛、智慧農業、防洪減災等主要投資主體互聯網、運營商等企業為主Al企業、政企共建單機柜功耗4-6KW20-40KW智算中心的負載波動情況非常大,呈現出新的動態負載特性:大幅度:智算負載功耗波動幅度可能超過額定功耗的80%,即智算中心的負載功耗可能從10%快
5、速突變至80%,甚至100%;并發性:人工智能(AI)大模型具有并發運算的特點,故整體集群性總功耗呈現出動態快速變化;瞬時沖擊:某些算力模型可能出現400us50ms左右的負載沖擊,幅度可能達到額定負載功耗的150%,它取決于POD運算模型及軟件算法。新的負載及能耗要求對智算中心基礎設備提出更高要求:供電架構穩定性升級,冷卻技術換熱效率提升及能耗降低等。表:數據中心類型及應用場景供電架構穩定性高散熱要求高直流化高壓化智算中心三大痛點HVDC液冷技術柴油發電機傳統數據中心:柴油發電機組、UPS和散熱系統成本占比較高016資料來源:中研網,浙商證券研究所數據中心構成:數據中心建設中,主要的成本包括
6、IT設備成本和非IT設備成本。其中:IT設備主要包括服務器、網絡設備、安全設備、存儲設備等;非IT設備主要包括柴油發電機組、電力用戶站、UPS、配電柜等。其中,柴油發電機組占比最高,約為23%。數據中心IT設備IT算力設備通信設備非IT設備供配電散熱系統管理系統23%20%18%8%8%7%6%3%4%3%柴油發電機組電力用戶站UPS配電柜冷水機組精密空調機柜列頭柜靜電地級冷卻塔圖:數據中心基礎建設構成圖:我國數據中心基礎非IT設備成本占比智算中心時代:柴油發電機組、HVDC和散熱系統帶來新增量017資料來源:數據中心基礎設施運營管理、浙商證券研究所整理智算中心時代,為了適應新的負載及能耗要求
7、,柴油發電機組、HVDC和散熱系統重要性均高于數據中心。圖:智算中心市電HVDC柴油發電新能源電池PDUAC load其他系統PSU ShelfPDU服務器液冷系統:包括制冷塔、循環水泵、軟水系統、定壓補水、管路輔件、控制系統10kv380V1000V350-900V400-800V240-800VBus48V0.7-1.8V99%98%94%注:本圖展示的是HVDC為核心的供電系統,供電電源也可通過UPS交流形式供電。供電系統架構:由傳統基礎設施供電架構向全直流高壓演進8供電架構變化:目前智算中心供電架構由UPS傳統架構向全直流供電架構逐漸變化。相比傳統架構,全直流供電架構將原UPS輸出交流
8、電部分替換為由HVDC直接輸出直流電。UPS:在市電模式下,電流需經過整流和逆變兩個環節,電能轉換過程中存在較多損耗;HVDC 系統:直接輸出直流電,減少了逆變環節,從而顯著降低了能源消耗,能為數據中心節省可觀的電力成本。圖5:由傳統基礎設施供電架構向全直流高壓演進資料來源:阮勇,成軍,田潔,等.雙碳背景下的智算中心供電系統架構優化分析J.郵電設計技術,2023(12):16-19.DOI:10.12045/j.issn.1007-3043.2023.12.004.,數據中心基礎設施運營管理,浙商證券研究所UPSHVDC電能轉換整流+逆變整流輸出電壓高正常體積小大效率高一般液冷技術逐漸成為主流
9、;冷板技術有望迎來爆發02Partone9液冷技術逐漸成為智算中心應用主流0210數據中心能效新挑戰:1)以GPU算力為核心的智算中心帶來更高散熱功耗、更短距離高帶寬的組網技術、以及不斷提升的數據中心功率密度。傳統風冷散熱能力無法解決智算中心用電單元的散熱難題。2)城市建設數據中心在面積受限情況下,部署高功率密度機柜成為有效解決方案,但已遠超風冷方案散熱極限。液冷技術發展提升PUE能效:液冷利用液體的高導熱、高傳熱特性,在進一步縮短傳熱路徑的同時充分利用自然冷源,實現了 PUE 小于 1.25 的極佳節能效果。圖:數據中心制冷技術對應 PUE 范圍圖:機柜功率密度與制冷方式資料來源:中興通訊液
10、冷白皮書.,浙商證券研究所液冷技術優勢:低能耗,高散熱,低噪聲0211風冷技術:利用空氣作為冷媒,將服務器等設備產生的熱量傳遞給散熱器模塊,再通過風扇或空調制冷等方式將熱量散發到周圍環境中??諝獾谋葻崛葺^小,導熱系數低,風冷在處理高熱量負載時散熱能力不足。液冷技術:通過液體作為冷媒,將服務器等設備產生的熱量直接或間接地傳遞出去,從而實現高效散熱。低能耗:液冷散熱技術傳熱路徑短、換熱效率高、制冷能效高。高散熱:液冷系統常用介質的載熱能力、導熱能力和強化對流換熱系數均遠大于空氣;液冷直接將設備大部分熱源熱量通過循環介質帶走低噪音:液冷散熱技術利用泵驅動冷卻介質在系統內循環流動并進行散熱,無風機設計
11、,具備極佳的降噪效果。風冷液冷冷卻介質空氣液體接觸方式直接間接/直接設計簡單復雜傳熱效率較低較高(0.5-10)維護要求低,容易實現系統復雜,維護較為困難換熱系數25-1001000-50000溫度均勻性非均勻均勻安裝容易難適用場景數據中心智算中心表:風冷與液冷對比圖:風冷與液冷對比資料來源:智研咨詢,中興通訊液冷白皮書.,浙商證券研究所1596603213520020406080100120140160功率密度KW/RACK占地面積M2風冷冷板式液冷浸沒式液冷液冷技術分類02液冷技術按冷卻方式可分為噴淋式液冷、冷板式液冷、浸沒式液冷等方式。噴淋式液冷是將具有絕緣非腐蝕特性的冷卻液直接噴淋到發
12、熱器件表面或與發熱器件接觸的擴展表面行熱交換,實現冷卻所屬IT設備的目的。冷板式液冷是指利用工作流體作為中間熱量傳輸的媒介,將熱量由熱區傳遞到遠端后再進行冷卻。浸沒式液冷是指將發熱的電子元器件(如CPU、GPU、內存和硬盤等)整體或部分地直接浸沒在裝有非導電惰性流體介質中,實現循環散熱的液冷方式。液冷技術分類12資料來源:綠色節能液冷白皮書、中興通訊液冷白皮書,浙商證券研究所液冷技術分類直接式冷板式液冷單相冷板式液冷雙相冷板式液冷間接式噴淋式液冷浸沒式液冷單相浸沒式液冷雙相浸沒式液冷單相冷卻主要通過冷卻液體在封閉循環系統中以液態形式流動,依靠液體的熱傳導和對流來吸收熱量。雙相冷卻主要利用工作流
13、體在氣液兩相之間的相變來實現熱傳遞。當工作流體吸收熱量后,從液態轉變為氣態,這個汽化過程會吸收大量潛熱,有效帶走熱量。氣態的工作流體被輸送到冷卻裝置后,通過散熱重新變為液態,然后再循環回到需要冷卻的部位繼續吸熱。單相冷卻及雙相冷卻圖:液冷技術分類圖:液冷技術通用架構冷板式液冷成熟度最高;浸沒式液冷PUE最低0213冷板式浸沒式噴淋式土建要求對于土建結構承重要求次高冷卻液比重大,對于土建結構承重要求最高對于土建結構承重要求較高造價規格多,需定制,造價次高冷卻液昂貴,國產化低,造價最高為舊服務器改造增加裝置,造價較高IT設備兼容性未與主板和芯片直接接觸,兼容性較強直接接觸,材料兼容性較差直接接觸,
14、材料兼容性較差維護難易程度較難最難較難空間利用率較高最高較高能 源 利 用 效 率(PUE)1.11.21.051.151.25掌握核心技術應用的廠家國內:維蒂、英維克、申菱環境、騰訊、百度、浪潮等;國外:IBM公司、富士通公司、英特爾公司、雷神公司等國內:華為、維蒂、英維克、阿里云、中科曙光等國外:IBM公司、富士通公司、固核電腦公司等國內:廣東合一新材料國外:ISR公司、索尼公司、惠普公司等國內典型案例百度陽泉數據中心、北京大學未名一號、萊布尼茲超算中心阿里巴巴張北數據中心、阿里巴巴仁和數據中心、烏鎮超算數據中心雄安液冷示范應用測試數據中心浸沒式液冷及冷板式液冷為目前市場主流應用的液冷技術
15、。冷板式液冷:行業內具有 10 年以上的研究積累,技術成熟度最高。優勢:可靈活適應及兼用現有設備,且因冷卻液不直接與設備接觸,易于維護且可靠性更高。劣勢:散熱效率低于浸沒式。浸沒式液冷:優勢:低溫液體直接與發熱芯片接觸散熱,傳熱路徑更短,PUE可低于1.15;支持高密機柜;100%液體冷卻,無需配置風扇,實現極致“靜音”機房,且排除灰塵等可靠性問題。劣勢:器件不兼容(防水要求),維護不易,機房承重要求高。表3:液冷技術各類型對比資料來源:IDCE數據中心展公眾號,浙商證券研究所英維克:精密溫控龍頭,AI高算力需求帶動液冷放量0214數據來源:Wind、公司年報、浙商證券研究所圖:公司收入結構公
16、司為國內精密控溫龍頭,依靠領先技術覆蓋全國及全球重點區域市場,行業優勢地位顯著。隨AI算力更高需求有望帶動液冷市場放量。機房溫控節能設備(2024H1營收占比50%):包括CyberMate機房專用空調、XRow 列間空調、XStorm 直接蒸發式高效風墻冷卻系統、XRack 微模塊機柜解決方案等產品與解決方案。戶外機柜溫控節能設備(2024H1營收占比41%):主要產品有交流供電壓縮機空調、直流供電壓縮機空調、壓縮機空調與熱管一體機、熱管換熱器、水冷機組等。軌道交通列車空調及服務(2024H1營收占比3%)新能源車用空調(2024H1營收占比2%)戶外機柜溫控節能設備EMW儲能液冷機組Cyb
17、erMate 系列變頻機房專用空調EX 系列熱交換空調XStorm系列風墻機房溫控節能設備41%50%2024年H1 9億收入,同比+85.9%2024年H1 7億收入,同比+6.1%9 12 14 16 9 4 7 11 15 7 1 1 2 2 1 17 22 29 35 17 051015202530354020202021202220232024H1營收(億元)營收(億元)機房溫控節能設備戶外機柜溫控節能設備軌道交通列車空調及服務新能源車用空調其他主營業務XRow系列列間空調EC系列交流節能空調 CSH 系列熱管換熱器英維克:Coolinside全鏈條液冷解決方案0215圖:Cooli
18、nside全鏈條液冷解決方案英維克深耕數據中心溫控領域近二十年。英維克的高算力溫控方案,采用風液兼容設計,彈性適配普算和智算中心,能夠適配多場景的模塊化方案。即使數據中心目前沒有液冷服務器,也可以先按風冷服務器上架,后續根據自身需求再升級液冷服務器。Coolinside全鏈條液冷解決方案:產品涵蓋冷板、快速接頭、Manifold、CDU、機柜,到SoluKing長效液冷工質、管路、冷源等。通過“自主研發、自主生產、自主交付、自主服務”四維一體,全面保障液冷系統的零風險運行。應用:寶德液冷服務器項目。實現冷源、管路、CDU、液冷機柜、Manifold、快速接頭、液冷工質以及服務器冷板全鏈條供應。
19、CDU系統采用溫度控制、壓差控制以及流量控制等多種控制方式。數據來源:英維克官網、英維克公眾號、浙商證券研究所申菱環境:超前布局液冷,AI高算力需求有望帶動業績增長0216數據來源:Wind、公司年報、浙商證券研究所圖:公司收入結構公司為國內專業空調領域領導者,在數據中心液冷散熱技術上超前布局。數據服務(2023營收占比35%):包括房間級精密空調、列間行級精密空調、機柜級背板空調、元件級液冷溫控系統、直接與間接蒸發冷卻空調機組、DPC 相變冷卻系統、恒濕機組等。工業(2023營收占比35%):主要產品有屋頂式空調、單元式空調、恒溫恒濕空調、潔凈式空調、除濕機、低露點除濕機等。特種裝備(202
20、3營收占比25%):包括核電專用空調、地鐵專用空調、飛機地面空調、國防工程類專用空調及除濕機等。商用空調(2023營收占比4%):商用冷水機組、組合式空調等。工業屋頂式空調房間級精密空調單元式空調空調機房專用恒濕機數據服務35%35%2023年 8.8億收入,同比+18.9%2023年 8.8億收入,同比+25.1%液冷控溫系統風冷螺桿式冷水機組飛機地面空調5.5 7.4 8.8 4.6 7.0 8.8 4.0 6.6 6.3 18.0 22.2 25.1 051015202530202120222023營收(億元)營收(億元)數據服務工業特種裝備商用空調其他行業25%2023年 6.3億收入
21、,同比-3.5%特種裝備行級精密空調申菱環境:攜手秦淮發布智算中心全棧解決方案2.00217數據來源:公司官網、公司官方公眾號、浙商證券研究所申菱為華為、阿里巴巴、騰訊、百度、移動、美團、電信、快手、世紀互聯、曙光、浪潮等行業內知名企業提供數據中心空調系統整體解決方案。隨著智算、超算發展,超高熱流密度散熱成為核心,申菱創新提出“風液同源,風液可調”解決方案,采用全預制化、模塊化的方式,縮短建設周期。秦淮數據集團聯合申菱發布“智算中心全棧解決方案2.0”,突破解決高算力、大規模、高彈性、高能效、高智能的算力時代下全新挑戰。圖:“風液同源,風液可調”解決方案總功率、升功率和啟動可靠性決定了柴發產品
22、技術水平03Partone18備用電源:柴油發電確保電力保障;總功率、升功率和啟動可靠性決定了柴發產品技術水平0319資料來源:GB50174-2017數據中心設計規范,康明斯動力,浙商證券研究所數據中心的后備應急電源通常采用 UPS(不間斷電源)與柴油發電機組相結合的模式。UPS:優勢在于能夠在市電突然中斷的瞬間迅速響應,為數據中心提供短暫的電力支持,以確保設備在這一關鍵時段內仍能正常運行,避免因斷電而導致的數據丟失或設備損壞等問題。然而,UPS 的儲能相對有限,一般僅能維持幾分鐘到幾十分鐘的時間。柴油發電機:具有功率大的特點,能夠滿足數據中心大量設備的用電需求;并且其持續供電時間長,可在
23、UPS 儲能耗盡后接力供電,為數據中心提供長時間、穩定且可靠的備用電力保障。此外,柴油發電機不受電網波動的影響,即使外部電網出現電壓不穩、頻率變化等情況,它也能獨立穩定地運行,為數據中心的電力供應保駕護航??偣β?、升功率和啟動可靠性決定了柴發產品技術水平:大功率的柴油發電機可為智算中心提供更強勁的電力支撐;啟動可靠的柴油發電機可確保停電后發電機組能夠第一時間啟動,來維系整個數據中心的用電需求。A級B級安裝標準獨立于正常電源的柴油發電機組,或供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路由雙重電源供電,或一路電源中設置柴油發電機組作為備用電源運行狀態發電機組應連續和不限時運行(COP)/輸出功率滿足數據
24、中心最大平均負荷需要可限時500kh發電機等級不低于G3不低于G3類別負載特點適用設備G1只規定基本的電壓和頻率參數照明、簡單的電氣負載G2電壓特性與電網類似,負載變化時允許暫時的電壓和頻率偏差照明、水泵、風機等G3對發電機組的電壓、頻率和波形有嚴格要求電信負載、晶閘管控制的設備G4對發電機組的電壓、頻率和波形有特別嚴格要求數據處理設備、計算機系統表4:數據中心備用電源建設標準表5:柴油發電機類別柴油發電機相關受益標的0320資料來源:各公司官網,商用車新網,浙商證券研究所公司名稱業務情況濰柴重機濰柴博杜安20M55大缸徑高端發電產品主要瞄準數據中心電力需求,總功率、升功率,瞬態響應指標、一次
25、性加載能力、啟動可靠性均全球領先??铺╇娫垂静裼桶l電機組產品廣泛應用于騰訊、百度、阿里、世紀互聯等公司數據中心中。泰豪科技產品主要有:1-10000KW各類型智能柴(重)油發電機組、拖車電站、靜音發電機組等,廣泛應用于工廠、礦山、樓宇、電信、建筑、船舶、油田、和鐵路等領域。風險提示04Partone21風險提示221、智算中心發展低于預期:智算中心行業需求拉動明顯,若智算中心行業發展不及預期,可能對液冷和柴油發電機業務產生負面影響。2、AI應用發展不及預期:AI應用技術突破的速度和范圍仍存在不確定性,AI應用發展可能不及預期。3、市場競爭加劇風險:目前液冷行業處于快速發展階段且增速較快,若行
26、業內涌入更多市場參與者,可能導致市場競爭加劇,使得行業格局發生變化、盈利能力出現下降。點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題點擊此處添加標題添加標題點擊此處添加標題添加標題95%行業評級與免責聲明23行業的投資評級以報告日后的6個月內,行業指數相對于滬深300指數的漲跌幅為標準,定義如下:1、看好:行業指數相對于滬深300指數表現10%以上;2、中性:行業指數相對于滬深300指數表現10%10%以上;3、看淡:行業指數相對于滬深300指數表現10%以下。我們在此提醒您,不同證券研究機構采用不同的評級術語及
27、評級標準。我們采用的是相對評級體系,表示投資的相對比重。建議:投資者買入或者賣出證券的決定取決于個人的實際情況,比如當前的持倉結構以及其他需要考慮的因素。投資者不應僅僅依靠投資評級來推斷結論行業評級與免責聲明24法律聲明及風險提示本報告由浙商證券股份有限公司(已具備中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格,經營許可證編號為:Z39833000)制作。本報告中的信息均來源于我們認為可靠的已公開資料,但浙商證券股份有限公司及其關聯機構(以下統稱“本公司”)對這些信息的真實性、準確性及完整性不作任何保證,也不保證所包含的信息和建議不發生任何變更。本公司沒有將變更的信息和建議向報告所有接收者進行更新的義務
28、。本報告僅供本公司的客戶作參考之用。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。本報告僅反映報告作者的出具日的觀點和判斷,在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議,投資者應當對本報告中的信息和意見進行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,本公司及/或其關聯人員均不承擔任何法律責任。本公司的交易人員以及其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。本公司沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。本公司的資產管理公司、自
29、營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。本報告版權均歸本公司所有,未經本公司事先書面授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、發布、傳播本報告的全部或部分內容。經授權刊載、轉發本報告或者摘要的,應當注明本報告發布人和發布日期,并提示使用本報告的風險。未經授權或未按要求刊載、轉發本報告的,應當承擔相應的法律責任。本公司將保留向其追究法律責任的權利。聯系方式25浙商證券研究所上??偛康刂罚簵罡吣下?29號陸家嘴世紀金融廣場1號樓25層北京地址:北京市東城區朝陽門北大街8號富華大廈E座4層深圳地址:廣東省深圳市福田區廣電金融中心33層郵政編碼:200127 電話:(8621)80108518 傳真:(8621)80106010