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。電力設備及新能源行業 行業研究|深度報告 AIDC 行業快速發展,行業快速發展,“通算”邁向“智算”激活電力新需求?!巴ㄋ恪边~向“智算”激活電力新需求。隨著人工智能產業的蓬勃發展,智算中心(AIDC)需求快速增長,成為數據中心行業增長的主要驅動力。從通算到智算,單機柜功耗和用電規模同時展現出顯著的提升,電力需求急劇增加。AIDC 供電技術不斷演進,高效低損、高密度、高穩定性有望成為發展核心。AI 電源的核心功能是為高算力 AI 服務器和數據中心提供穩定、
2、高效的電力供應。UPS 方案為當前主流,后續方案為當前主流,后續 AIDC 供電方案呈現多樣化局面。供電方案呈現多樣化局面。目前,數據中心供電方案包括 UPS(不間斷電源 Uninterruptible Power Supply)、HVDC(高壓直流High Voltage Direct Current)、巴拿馬電源和 SST(固態變壓器 Solid State Transformer)等。UPS 系統技術成熟、兼容性強,是當前數據中心供電的主流方案,但因能耗相對較高、占地面積大受到新興供電方案的挑戰;HVDC 系統以高能效、適配高功率密度等優勢在 AIDC 中的應用不斷擴大,但展現了初期投資
3、成本高且需配套改造的缺點;巴拿馬電源占地面積小、投資成本低,但因技術推廣相對緩慢、運維經驗暫且不足,滲透率仍處于較低水平;SST 系統在能源利用率、空間占有、建設周期等方面均有優勢,但因技術成熟度、高壓運費風險等原因,滲透率仍有待提升。成熟方案有望享受行業成熟方案有望享受行業 beta,未來方案蓄勢待發。,未來方案蓄勢待發。UPS 系統是目前市場上的主流選擇,其核心優勢在于技術成熟和兼容性強,能夠滿足大多數數據中心的需求。后續隨著 AIDC 正朝著高效低損耗、高功率密度、綜合能源適配等方向發展,HVDC、巴拿馬等高壓供電方案應用迭代有望持續提升。SST 路線隨著 AIDC 需求增長,其關注度有
4、望迅速增長,從而加速技術的迭代和應用落地。服務器電源:服務器電源:AIDC 投資景氣度提升,相關服務器電源產業鏈環節有望受益,建議關注麥格米特、中恒電氣、禾望電氣、歐陸通、科華數據、科士達、中國西電、新雷能、通合科技、中遠通、泰嘉股份等。服務器電源電子:服務器電源電子:AIDC 電力投資趨勢向上背景下,相關電力電子需求有望迭代提升,建議關注杰華特、晶豐明源、江海股份、火炬電子等。AIDC 電力配套:電力配套:數據中心電力投建過程中,存在許多重要的電力配電需求,建議關注金盤科技、明陽電氣、威騰電氣、良信股份、正泰電器、三星醫療等。液冷:液冷:高效散熱可以顯著降低數據中心能耗和運營成本,支持高密度
5、計算需求并提升可持續性,建議關注英維克、高瀾股份、同飛股份、申菱環境等。應急電源:應急電源:柴油發電機等應急電源是數據中心電力連續性的核心保障,確保關鍵業務在突發斷電時持續穩定運行,建議關注科泰電源、濰柴重機等 風險提示風險提示 數據中心投建不及預期、數據中心供電技術路線發生巨大迭代等、地緣政治風險、原材料供應鏈風險。投資建議與投資標的 核心觀點 國家/地區 中國 行業 電力設備及新能源行業 報告發布日期 2025 年 03 月 10 日 蒯劍 021-63325888*8514 執業證書編號:S0860514050005 香港證監會牌照:BPT856 顧高臣 021-63325888*611
6、9 執業證書編號:S0860520080004 薛宏偉 執業證書編號:S0860524110001 嚴東 執業證書編號:S0860523050001 阿里蘋果大模型合作有望激活 AI 新機遇 2025-02-12 AIDC 電力迎來成長機遇 AI 電力系列報告(一)看好(維持)電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 AIDC 高速發展,AI 電力環節景氣度上行.4 UPS:當前主流技術路線,成熟應用穩定可靠.7 案例上海交通云數
7、據中心.8 HVDC:直流高壓輸電,滲透率有望提升.9 案例阿里巴巴張北數據中心.11 巴拿馬:方案系統化簡化鏈路,提升整體能源效率.12 案例阿里云全國數據中心.13 SST:AIDC 潛在終極供電方案,應用技術仍需迭代.13 案例中國西電貴安數據中心.15 數據中心供電方案匯總.16 投資建議.18 風險提示.19 xVhXrRqPuMzQtOsM9PdN6MmOpPnPnQiNqQnOlOpOmN6MrRzQuOsRpQNZtPmN 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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
8、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:中國智能算力、通用算力、超算算力情況(單位:EFLOPS).4 圖 2:全球核心 IT 電力需求(單位:GW).4 圖 3:2024 年數據中心建設成本(單位:美元/瓦).4 圖 4:不同時代數據中心機柜的典型功率.5 圖 5:數據中心電力示意圖.6 圖 6:江蘇省數據中心電源使用情況(截止 2022 年底).7 圖 7:UPS 技術路線.7 圖 8:中國高端電源 UPS 市場規模(單位:億元).8 圖 9:2023 年中國 UPS 行業競爭格局.8 圖 10:中國交通通信信息中心.8 圖 11:華為 FusionPower6000
9、 電力模塊.8 圖 12:HVDC 技術路線.9 圖 13:HVDC 技術原理.9 圖 14:20132022 年數據中心 HVDC 新增裝機容量增長(萬安培).10 圖 15:HVDC 全球市場規模(單位:十億美元).11 圖 16:全球高壓直流輸電線路長度在不同國家/地區的分布.11 圖 17:阿里巴巴張北數據中心.11 圖 18:采用 HVDC 與 AHU 系統.11 圖 19:巴拿馬技術路線.12 圖 20:巴拿馬電源構成.12 圖 21:巴拿馬電源與傳統 UPS 架構對比.13 圖 22:主流供電系統對比.14 圖 23:臺達固態變壓器.14 圖 24:SST 固態變壓器技術路線圖.
10、15 圖 25:西電貴安數據中心固態變壓器.16 圖 26:UPS、HVDC、巴拿馬、SST 路線比較.17 表 1:不同芯片架構對應參數表.5 表 2:數據中心供電方案匯總對比.17 表 3:AC UPS、240V/336V HVDC、巴拿馬電源比較.18 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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。4 AIDC 高速發展,高速發展,AI 電力環節景氣度上行電力環節景氣度上行 隨著人工智能產業不斷演進,隨著人工智能產業不斷演進,AIDC 建設
11、迅速發展。建設迅速發展。人工智能產業蓬勃發展,算力需求高速式增長,相應的智算中心(AIDC)需求也表現出高增長潛力,未來幾年內,AI 領域的數據中心可能會成為數據中心行業增長的主要環節。圖 1:中國智能算力、通用算力、超算算力情況(單位:EFLOPS)圖 2:全球核心 IT 電力需求(單位:GW)數據來源:數據中心智算化改造白皮書、東方證券研究所 數據來源:數據中心行業投資與價值洞察、東方證券研究所 數據中心建設成本存在顯著地區差異,以上海為代表的中國數據中心每瓦建設成本約在數據中心建設成本存在顯著地區差異,以上海為代表的中國數據中心每瓦建設成本約在 6 美元。美元。當前數據中心的每瓦建設成本
12、從最高的 14.30 美元/瓦到 6.00 美元/瓦左右,成本最高的地區包括東京、新加坡和蘇黎世,這些地區的成本都在 13 美元/瓦以上。圖 3:2024 年數據中心建設成本(單位:美元/瓦)數據來源:Turn and townsend、東方證券研究所 從通算到智算,電力需求急劇增加。從通算到智算,電力需求急劇增加。從以 CPU 為核心的通用算力,到當下應用 CPU、GPU、NPU、TPU 的智算中心,芯片的更迭對供電的強度以及體量提出了更高的要求。根據 IEA 預測,到 2026 年,AI 行業的電力需求將至少是 2023 年的十倍。電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 有
13、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 單機柜功耗提升:單機柜功耗提升:服務器單卡功率從不足 500MW 等級隨著參數和屬性的不斷提升,有望提升至 2KW+水平,同樣通算中心的單機功率從之前 46KW 區間有望逐漸增加至智算中心(AIDC)的 2050kW,未來存在突破 100kW 的潛力。用電規模:用電規模:據 Vertiv 預測,在通算中心時代,考慮了通算功率同樣增長的背景下,假設單機柜功耗在 12kW 水平,組成 IT 總容量約 12.9MW 的標準數據機房樓,其電力容量大概在20MVA
14、 左右。在智算中心時代,一棟 10 萬卡的算力集群建筑,單棟建筑的用電規模有望突破 100MW 水平。圖 4:不同時代數據中心機柜的典型功率 數據來源:華為、東方證券研究所 表 1:不同芯片架構對應參數表 架構 A100 H100 H200 GH200 B100 B200 Full B200 GB200 Ampere Hopper Blackwell 顯存大小 80GB 80GB 141GB 96/144GB 180/192GB 180/192GB 192GB 384GB 顯存寬帶 2TB/s 3.35TB/s 4.8TB/s 4/4.9TB/s 8TB/s 8TB/s 8TB/s 16TB/
15、s FP16 稠密算力(FLOPS)312T 1P 1P 1P 1.75P 2.25P 2.5P 5P INT8 稠密算力(OPS)624T 2P 2P 2P 3.5P 4.5P 5P 10P FP8 稠密算力(FLOPS)2P 2P 2P 3.5P 4.5P 5P 10P FP6 稠密算力(FLOPS)3.5P 4.5P 5P 10P FP4 稠密算力(FLOPS)7P 9P 10P 20P NVLink 寬帶 600GB/s 900GB/s 900GB/s 900GB/s 1.8TB/s 1.8TB/s 1.8TB/s 3.6TB/s 功耗 400W 700W 700W 1000W 700
16、W 1000W 1200W 2700W 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 備注 1 個 Die 1 個 Die 1 個 Die 1 個Grace CPU 1 個 H200 CPU 2 個 Die 2 個 Die 2 個 Die 1 個Grace CPU 2 個Blackwell CPU 數據來源:Vertiv、東方證券研究所 AIDC 供電技術不斷演進,高效低損、高密度、高穩定性有望成為發展核心。供電技術不斷演進,高效低損、高密度
17、、高穩定性有望成為發展核心。AI 電源的核心功能是為高算力 AI 服務器和數據中心提供穩定、高效的電力供應。市電從 10kV+中壓/高壓交流電經降壓變壓器轉換為 400V 等級低壓,再通過 UPS 或 HVDC 等環節實現 AC/DC 轉換,提供冗余并降低損耗,經 PDU 等配電單元二次降壓至服務器所需電壓,最終以高功率密度輸送至 IT 設備。圖 5:數據中心電力示意圖 數據來源:Device42、東方證券研究所 隨著 AIDC 行業快速發展,為尋求更高效節能的配電方式,AIDC 電源后續發展有望實現:1.高效與低損耗高效與低損耗 數據中心作為高耗能行業的代表,其電力成本在運營總成本中占比較大
18、。數據中心的電力能耗主要來源于 IT 設備、制冷設備、供配電系統和照明等其他設備的能源消耗,數據中心的電力成本通常占運營總成本的50%-60%,對于一些用量需求較大的互聯網類終端客戶項目電力成本占比則會高達 70%-80%。隨著 IT 部分功率能耗逐步提升,供電效率以及損耗將對 OPEX 影響逐步體現,AIDC 供電方案將持續突破更高效、損耗更低的方案。2.高功率密度高功率密度 隨著數據中心 IT設備功率密度顯著提升(如 AI服務器單機柜功率從傳統 15kW 激增至 120kW+,英偉達 GB200 NVL72 集群更突破 450kW),電力系統正經歷一場與“摩爾定律”相呼應的技術革命,AID
19、C 電力密度與能效的迭代速度有望同步實現高效增長。當前當前 UPS 占據主流,高壓方案有成長性突破機會。占據主流,高壓方案有成長性突破機會。目前,以江蘇省數據中心為例,UPS 的市場占有率約為 54%,分布式電源和 HVDC 應用的比例分別為 22%、12%。UPS 供配電技術路線以 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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。7 其高技術成熟度、較強的兼容性在當前占據市場主流。高壓直流供電(HVDC)雖然目前所占的市場份額較小,但它的高效率和
20、適應高功率密度的特性使其成為一個值得關注的方案。巴拿馬電源的市場占比則更為有限,其較小的占地面積和較低的投資成本展現出發展勢頭。固態變壓器(SST),目前還處于早期的試點階段,尚未實現廣泛的市場應用,其市場份額尚未形成規模。圖 6:江蘇省數據中心電源使用情況(截止 2022 年底)數據來源:巴拿馬電源在數據中心的應用分析與建議、東方證券研究所 UPS:當前主流技術路線,成熟應用穩定可靠:當前主流技術路線,成熟應用穩定可靠 UPS 為數據中心提供穩定、連續電力,保障電力不中斷。為數據中心提供穩定、連續電力,保障電力不中斷。不間斷電源(UPS,Uninterruptible Power Suppl
21、y)是一種電力保障設備,它能夠在主電源發生故障時,如停電、電壓波動或頻率異常時,立即切換到電池供電模式,從而保證連續、穩定的電力輸出。UPS 系統廣泛應用于數據中心、醫療機構、電信設施、金融機構和其他不能承受電力中斷的場合。通過確保電力的穩定性和連續性,UPS 為這些關鍵應用提供了必要的電力保障。數據中心(IDC)的不間斷電源(UPS)市場在確保云計算、數據存儲和數字服務不斷增長的需求方面發揮著關鍵作用。UPS 系統在停電或電力中斷期間為數據中心提供備用電力,最大限度地減少停機時間并防止數據丟失。圖 7:UPS 技術路線 數據來源:臺達、東方證券研究所 UPS 系統確保數據中心電力穩定,通過多
22、步驟轉換和凈化,實現高效不間斷供電。系統確保數據中心電力穩定,通過多步驟轉換和凈化,實現高效不間斷供電。系統從市電獲取電力,經過變壓器調整至適合數據中心使用的電壓水平,并流入低壓開關柜以實現初步的電力分配和保護。電力隨后經過輸入濾波器以清除電磁干擾和噪聲,確保輸入 UPS 系統的是相對純凈 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 的電力。接下來,整流器將交流電(AC)轉換成直流電(DC),建立一個穩定的電力基礎。之后,直流電經過DC/D
23、C升壓模塊調整到與電池組兼容的電壓水平,并在市電中斷時由電池提供備用電力。經升壓處理的直流電通過 DC/AC 逆變器轉換回交流電,并通過 LC 濾波器進一步凈化,以確保輸出電力的高質量。靜態轉換開關(STS)允許在 UPS 主機供電和旁路供電間無縫切換,確保在 UPS 系統維護或故障時負載的持續運行。此外,旁路開關為系統提供了在 UPS 系統維護或故障時手動切換至旁路供電的靈活性。最終,經過凈化的交流電通過列頭柜分配到各個 IT 機柜,為服務器等關鍵設備提供不間斷的電力供應,保障關鍵業務的連續性和數據的完整性,防止因電力問題導致的設備損害或服務中斷。UPS 供配電技術路線以其高技術成熟度、較強
24、的兼容性在當前占據市場主流。數據中心增長拉動數據中心增長拉動 UPS 需求提升,需求提升,UPS 行業規模巨大。行業規模巨大。隨著對不間斷數據訪問的依賴不斷增加,IDC 的 UPS 市場經歷了顯著增長。全球 IDC 市場本身正在擴張,UPS 領域也在不斷發展,以滿足該行業的先進電力需求。據統計,2022 年全球互聯網數據中心(IDC)用不間斷電源(UPS)市場規模估值為 112 億美元,預計到 2030 年將達到 195 億美元,2024 年至 2030 年期間的年復合增長率(CAGR)為 7.5%。2023 年中國高端電源 UPS 市場規模達 79.4 億元,模塊化 UPS 因其較高的靈活性
25、和節能效果,在 IDC 應用的主流供配電方式??迫A數據、華為、Vertiv 是 UPS 行業中市場規模最大的三家公司,三家公司共占有的市場規模超 40%。圖 8:中國高端電源 UPS 市場規模(單位:億元)圖 9:2023 年中國 UPS 行業競爭格局 數據來源:前瞻產業研究院、東方證券研究所 數據來源:智研咨詢、東方證券研究所 案例上海交通云數據中心 高密度模塊化高密度模塊化 UPS,高效供電解決方案。,高效供電解決方案。華為基于 FusionPower6000 電力模塊為上海交通云數據中心提供供電方案,通過超高密度 UPS模塊(100kVA/3U)和模塊化饋線柜設計,與傳統供電方案相比,該
26、路線深度減少 50%,體積減少 70%,整柜密度提升 100%。工廠預制和預調測的模塊化架構實現即插即用,部署時間從 60 天縮短至 13 天,顯著縮短了數據中心的建設周期。全鏈路可視化,通過 150+溫度測點和 AI 算法預測過溫風險及易損部件壽命,確保系統穩定運行。模塊熱插拔功能可在 5 分鐘內完成更換,減少停機時間。FusionPower6000 的 UPS 系統在雙變換模式下效率高達 95.6%,在智能在線模式下效率高達 97.8%。整體方案使數據中心新增白空間750 平方米,多部署機柜 350 個,節省電纜 16000 米,顯著降低建設成本。圖 10:中國交通通信信息中心 圖 11:
27、華為 FusionPower6000 電力模塊 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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。9 數據來源:華為、東方證券研究所 數據來源:華為、東方證券研究所 HVDC:直流高壓輸電,滲透率有望提升:直流高壓輸電,滲透率有望提升 HVDC 較傳統方案環節精簡,高效低損優勢體現。較傳統方案環節精簡,高效低損優勢體現。高壓直流輸電(HVDC)是一種將交流電轉換為直流電進行傳輸的電力傳輸技術,具有輸電距離長、損耗小、穩定性好等優點。當市電作為主要電力
28、引入數據中心時,通常以高壓交流電的形式存在,需要通過變壓器將電壓降低到適合數據中心使用的較低電壓。在傳統的 UPS 系統中,電力傳輸需經過交流轉換為直流、直流轉換交流的多次轉換,而采用 HVDC 方案通過高壓輸電過程中省去一次交直流雙向轉換,市電經過 AC/DC整流后直接輸出 240V 直流電,降低了電源轉換過程中的損耗,顯著提高了供電效率。圖 12:HVDC 技術路線 數據來源:臺達、東方證券研究所 圖 13:HVDC 技術原理 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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
29、證券研究報告最后一頁的免責申明。10 數據來源:NTT、東方證券研究所 HVDC 技術因其高效、可靠、節能的特性,逐漸成為數據中心供電系統的重要選擇。技術因其高效、可靠、節能的特性,逐漸成為數據中心供電系統的重要選擇。HVDC 高速發展的十年中 HVDC 的裝機容量從每年 30 萬安培增長到超過 600 萬安培,用戶數量和用量的持續增長進一步鞏固了 HVDC 的產業生態。2020 年發布的 GB/T38833-2020信息通信用240V/336V 直流供電系統技術要求和試驗方法,為 HVDC 在數據中心的應用提供了從設計、產品開發到工程驗收的全方位國家標準支撐,促進 IDC 全產業鏈的升級進步
30、。截至 2023 年,全國綠色直流數據中心總量已經超過 10GW,展現了直流技術的巨大的潛力。圖 14:20132022 年數據中心 HVDC 新增裝機容量增長(萬安培)數據來源:中恒電氣、東方證券研究所 AIDC 發展可能為 HVDC 技術成熟度提升帶來階段性的催化效應,隨著 HVDC 技術應用成熟,其應用場景可能不斷擴張,全球范圍內 HVDC 市場滲透率有望持續提升:長距離輸電需求和清潔能源發展激發長距離輸電需求和清潔能源發展激發 HVDC 進步。進步。HVDC 技術在長距離傳輸中的電力損耗低于傳統的交流(AC)系統,長距離輸電需求或將激發 HVDC 市場規模擴大。此外,隨著 電力設備及新
31、能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 世界各國增加對清潔能源的依賴,高壓直流輸電(HVDC)系統在將海上風電場和太陽能裝置連接到主電網方面發揮著至關重要的作用。電網互聯以及超級電網的發展也在推動高壓直流輸電的采用。電網互聯以及超級電網的發展也在推動高壓直流輸電的采用。電壓源換流器(VSC)的發展擴展了高壓直流輸電的應用范圍,為創建更靈活、更具韌性的電網開辟了新的可能性。這些技術改進激發了高壓直流輸電在現代化輸電基礎設施的應用。據 IEA 預測,
32、2023 年全球高壓直流輸電(HVDC)市場規模估計為 119.8 億美元,預計從 2024 年到 2030 年將以 4.5%的年復合增長率增長。對高效長距離電力傳輸的不斷增長的需求推動了該市場的增長。圖 15:HVDC 全球市場規模(單位:十億美元)圖 16:全球高壓直流輸電線路長度在不同國家/地區的分布 數據來源:Grand View Research、東方證券研究所 數據來源:IEA、東方證券研究所 案例阿里巴巴張北數據中心 HVDC 系統與組合式系統與組合式 AHU 結合,推動能源高效利用。結合,推動能源高效利用。阿里巴巴張北數據中心大規模采用高壓直流供電(HVDC)系統,取代了傳統的
33、“交流-直流-交流”電源轉換方式。將 HVDC 系統與組合式空調箱(AHU)風墻技術相結合,數據中心將室外溫度適宜、質量良好的新風通過AHU風墻輸送至機房,直接為設備降溫。這種自然冷卻方式與 HVDC 系統相結合,進一步降低了空調系統的電力消耗,實現了高效的能源利用。圖 17:阿里巴巴張北數據中心 圖 18:采用 HVDC 與 AHU 系統 數據來源:CDCC、東方證券研究所 數據來源:中華人民共和國工業和信息化部、東方證券研究所 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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
34、證券研究報告最后一頁的免責申明。12 巴拿馬:方案系統化簡化鏈路,提升整體能源效率巴拿馬:方案系統化簡化鏈路,提升整體能源效率 巴拿馬電源系統簡化鏈路,提升整體能源效率。巴拿馬電源系統簡化鏈路,提升整體能源效率。巴拿馬電源方案中市電直接通過移相變壓器,將高壓交流電轉換為較低電壓的交流電,相當于變相整合了 HVDC 方案中的前置變壓器以及輸入濾波環節,以更緊湊的形態適應數據中心的用電需求。后端交流電隨后經過 AC/DC轉換器,轉換得到的直流電隨后進入直流輸出階段,通過列頭柜進行分配將電力輸送至各個 IT 機柜,確保每個機柜都能獲得穩定的電力供應。巴拿馬電源系統通過這一系列流程,實現了從市電到直流
35、電的高效轉換,并為數據中心提供了穩定且可靠的電力供應,同時簡化了供電鏈路,減少了能量損耗,提高了整體能源效率。圖 19:巴拿馬技術路線 數據來源:臺達、東方證券研究所 阿里牽頭巴拿馬電源供電方案推行、直流不間斷供電解決行業痛點。阿里牽頭巴拿馬電源供電方案推行、直流不間斷供電解決行業痛點。隨著互聯網公司數據中心的崛起,系統簡化、減少輔助支持設備空間等成為 IDC 行業的發展大勢。巴拿馬電源供電方案由阿里巴巴主導開發,通過縮短供電路徑、直流不間斷供電來提高電源效率,整體系統效率增至97.5%。高性能的電源“巴拿馬”通過縮短供電路徑、直流不間斷,來提高電源效率,并已全面部署到阿里云新增的自建數據中心
36、。2022 年 7 月,巴拿馬電源行業標準(YD/T 4006-2022)信息通信用 10kV 交流輸入的直流不間斷電源系統正式發布執行,并對外開放。一個 2.4MW的供配電系統,效率每提升1%,每年可節省21萬度電,相當于減排二氧化碳200噸。截至 2023 年 3 月 31 日,阿里云全國數據中心已應用 366 套高性能電源,容量超 800 兆瓦。截止 2024 年 8月初,臺達銷售的數據中心巴拿馬電源在線運行數量已經超過 500 套,為用戶實現節能減碳,節省大量的能源開支。圖 20:巴拿馬電源構成 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 有關分析師的申明,見本報告最后部分
37、。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 數據來源:臺達、東方證券研究所 案例阿里云全國數據中心 阿里云實現高效高密度,實現更低的長期運營成本。阿里云實現高效高密度,實現更低的長期運營成本。阿里巴巴數據中心基礎架構高級專家劉水旺表示,巴拿馬電源與傳統 IDC 供電方案相比,功率模塊效率達 98.5%,能減少 40%的設備數量。以臺達研發的巴拿馬電源系統為例,相較于傳統的UPS架構,巴拿馬電源的系統整體效率從95.1%提升至 97.5%。此外,巴拿馬電源系統的建設周期為 90 天,相比傳統 UPS 電源系統的 400 天,大大
38、縮短了建設時間。這是因為巴拿馬電源系統采用了模塊化設計,使得安裝和部署更為簡便快捷。這使得巴拿馬電源系統在空間利用上更加高效,有助于節省數據中心的建設成本和運營成本。從 CTO(總擁有成本)的角度來看,巴拿馬電源系統由于其高效率、短建設周期和低占地面積,能夠為用戶帶來更低的長期運營成本。圖 21:巴拿馬電源與傳統 UPS 架構對比 數據來源:臺達、東方證券研究所 SST:AIDC 潛在終極供電方案,應用技術仍需迭代潛在終極供電方案,應用技術仍需迭代 高效率、高密度、低成本,高效率、高密度、低成本,AIDC 潛在終極供電方案潛在終極供電方案。固態變壓器(Solid State Transform
39、er,簡稱 SST)是一種新型變壓器,它通過電力電子變換技術實現電壓等級轉換和電力傳輸的智能化設 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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。14 備。SST 集電氣隔離、電壓變換、無功補償等功能于一身,通過對傳統變壓器和電力電子設備的集成化,可提高電網設備的智能化水平。SST 技術在數據中心供配電領域是一種新型電力電子設備,通過高頻隔離技術將中壓交流(如 10kV)直接轉換為低壓直流,替代傳統工頻變壓器和UPS 系統。其核心優勢包括:高效能:
40、高效能:傳輸效率有望超 97.5%,高于行業內其他方案水平;高密度:高密度:占地面積較傳統方案減少 63%以上,設備高度集成化,切合 IT 側“摩爾定律”;低成本:低成本:全生命周期成本具備優勢,初始投資成本也有潛在優勢;后端應用生態開闊:后端應用生態開闊:支持光伏、儲能等直流供電,助力數據中心實現綠電目標。SST 是當前應用落地比較少的技術,目前仍存在一些劣勢:產業成熟度不夠:產業成熟度不夠:可靠性有待提高,當前故障率相對較高,主要依靠模塊均壓,而模塊易損壞。高壓運維風險較高:高壓運維風險較高:由于沒有維修旁路,當模塊損壞時需下電維護,否則運維人員需帶電操作,這增加了操作風險和維護難度。原材
41、料國產化率有待提升:原材料國產化率有待提升:尤其是大功率原材料如 IGBT 等的供應鏈穩定性,這對于降低成本和保障供應至關重要。然而,當下然而,當下 SST技術研發展現關鍵進展,或將破除現有局限。技術研發展現關鍵進展,或將破除現有局限。新加坡初創公司 Amperesand計劃到 2025年交付世界上第一個 22KV、6MW 的 SST解決方案。臺達電子(Delta)提出了一種模塊化 SST 機柜設計,該設計采用高效且節省空間的中頻變壓器,可從中壓電網(10-33kV)直接轉換為 800V 直流電(800Vdc),這種模塊化設計不僅提供了冗余,還具有可擴展性,能夠輕松適應不同國家的中壓電平。圖
42、22:主流供電系統對比 圖 23:臺達固態變壓器 數據來源:北極星輸配電網、東方證券研究所 數據來源:臺達、東方證券研究所 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 固態變壓器(固態變壓器(SST)集電氣隔離、電壓變換、無功補償等功能于一身,可提高電力系統穩定性和)集電氣隔離、電壓變換、無功補償等功能于一身,可提高電力系統穩定性和用電效率。用電效率。首先,SST 從高壓交流(HVAC)電網獲取電力,并通過輸入階段的 AC/DC 轉換器將
43、其轉換為高壓直流電(HVDC)。在隔離階段,高壓直流電被進一步轉換為低壓直流電(LVDC)。這一轉換過程不僅降低了電壓,還實現了電氣隔離,從而提高了系統的安全性和穩定性。在輸出階段,低壓直流電(LVDC)再次被轉換回低壓交流電(LVAC),以滿足各種低壓交流負載的需求。這一轉換過程通過 DC/AC轉換器實現,確保了電力的高效傳輸和使用。除了直接供電給交流負載外,SST 還支持直流負載的直接供電,無需經過交流轉換,從而進一步提高了電力系統的靈活性和效率。SST 系統中還集成了儲能設備,如電池。這些設備可以在電力需求低谷時存儲多余的電能,并在需求高峰時釋放電能,通過 DC/DC 轉換器與系統連接,
44、實現電能的高效管理和優化。最終,低壓交流電(LVAC)被輸送到各種交流負載,滿足用電需求,確保了電力系統的穩定運行和高效服務。SST 技術在數據中心領域的應用正迅速發展,當下市場滲透率較低,預期市場空間較大。技術在數據中心領域的應用正迅速發展,當下市場滲透率較低,預期市場空間較大。在國內數據中心領域,伊頓、臺達、西電等企業均有一些試點場景落地。而在海外市場,伊頓、臺達以及新加坡初創企業 Amperesand 也展現出了競爭力。SST 技術的應用場景并不局限于數據中心,機車牽引作為當前有效需求,雖然市場需求較小,但與 SST 技術的匹配性極高,然而技術推進相對緩慢,數據中心需求的爆發則可能成為激
45、活 SST 技術發展的催化場景,隨著 AIDC IT 密度的提升,數據中心對 SST 技術的短期關注度迅速增長,這可能會加速 SST 技術的迭代和落地。電網領域作為長期核心需求,盡管技術仍需迭代,但 SST 技術替代傳統方案的空間巨大,電網市場的龐大總量使其成為 SST 的潛在目標場景之一。案例中國西電貴安數據中心 西電電力電子在貴安數據中心應用固態變壓器(西電電力電子在貴安數據中心應用固態變壓器(SST)技術,實現了中壓直供直流電源。)技術,實現了中壓直供直流電源。在“東數西算”數據中心貴安項目一期中,固態變壓器(SST)技術的應用取得了顯著進展,已經完成了 3 臺(單臺 2.4MW)的供貨
46、,展現了 SST 技術未來在數據中心的廣泛應用前景。西電電力電子提出了基于 SST 技術的數據中心中壓直供直流電源產品。不同于傳統方案的分散式設備,產品采用一體化設計,省卻設備間的聯試聯調環節。中壓 10KVac 接入后,可以直接輸出 240V 直流電源。圖 24:SST 固態變壓器技術路線圖 數據來源:Power Magezine、東方證券研究所 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 通過對 SST 技術的有效利用,西電數據中心實
47、現了以下進展:能源利用效率提升:能源利用效率提升:SST通過其一體化設計顯著簡化了供電鏈路,省去了設備間的聯試聯調環節,使得供電鏈路更加簡潔,提高了傳輸效率(大于 97.5%)。建設周期縮短:建設周期縮短:SST 產品在出廠前就已經完成了預制和預調,在現場可以實現“即插即用”,從而大幅壓縮了整個供電鏈路的建設周期,能夠達到“小于 90 天”的建設周期目標。靈活部署:靈活部署:SST 通過采用高頻隔離技術,有效提升了設備的功率密度,同時大幅度減小了變壓器的重量和體積。由于電力電子器件可以實現高度的可控性,SST 技術相比于傳統的共配電方案便于部署維護。提升新能源利用率:提升新能源利用率:SST以
48、其高效、靈活的電力轉換特性,成為太陽能、風能等可再生能源并網接入的關鍵設備。貴安數據中心通過采用 SST 技術,促進新能源的利用率提升。數據中心供電方案匯總數據中心供電方案匯總 傳統方案有望享受行業傳統方案有望享受行業beta,未來方案蓄勢待發。,未來方案蓄勢待發。UPS系統是目前市場上的主流選擇,其核心優勢在于技術成熟和兼容性強,能夠滿足大多數數據中心的需求,其局限在于能耗較高和占地面積較大。隨著 AIDC IT 側功率、密度等參數持續提升,HVDC、巴拿馬等高壓供電方案應用迭代有望持續提升。固態變壓器(SST)路線隨著 AIDC 需求增長,其關注度有望迅速增長,從而加速SST 技術的迭代和
49、應用落地。圖 25:西電貴安數據中心固態變壓器 數據來源:北極星輸配電網、東方證券研究所 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 圖 26:UPS、HVDC、巴拿馬、SST 路線比較 數據來源:臺達、Vertiv、東方證券研究所 表 2:數據中心供電方案匯總對比 項目項目 UPS 系統系統 HVDC 系統系統 巴拿馬電源巴拿馬電源 SST 系統系統 系統效率系統效率 95.1%95.1%97.5%98.0%占地面積占地面積 100%8
50、0%40%24%重量重量 NA NA 100%50%配置快速性配置快速性 一般 一般 移相變定制模塊預制化 預制化,速度快 當前市占率當前市占率 主流 較低 低 試點階段,極低 核心優勢核心優勢 技術成熟 高能效 占地面積小 極高密度 兼容性強 適配高功率密度 適配高功率密度 綜合性價比高 主要挑戰主要挑戰 損耗相對較高 初期投資高 初期投資高 技術不成熟 占地面積大 需配套改造 運維經驗少 高壓運維難度大 數據來源:臺達、Vertiv、中國西電、東方證券研究所 電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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
51、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 表 3:AC UPS、240V/336V HVDC、巴拿馬電源比較 項目項目 AC UPS 240V/336V HVDC 巴拿馬電源巴拿馬電源 冗余供電模式冗余供電模式 主流:2N,DR 很少采用:RR 主流:1 路市電+1 路 DC 特別等級:2N HVDC 主流:2N DC 也可:1 路市電+1 路HVDC 可用性可用性 結構復雜 可用性一般 結構簡化 可用性高 環節簡潔 可用性極高 整個鏈路效率整個鏈路效率 低負載,93%95%97.5%占地面積占地面積(2.2MW IT)310 m 300 m 110 m 建設周期建
52、設周期 12 個月左右 6 個月左右 3 個月左右 成本成本 690 萬 450 萬 280 萬 數據來源:巴拿馬供電技術白皮書、東方證券研究所 投資建議投資建議 服務器電源:服務器電源:AIDC 投資景氣度提升,相關服務器電源產業鏈環節有望受益,投資景氣度提升,相關服務器電源產業鏈環節有望受益,建議關注麥格米特(002851,未評級)、中恒電氣(002364,未評級)、禾望電氣(603063,未評級)、歐陸通(300870,未評級)、科華數據(002335,未評級)、科士達(002518,未評級)、中國西電(601179,未評級)、新雷能(300593,未評級)、通合科技(300491,未評
53、級)、中遠通(301516,未評級)、泰嘉股份(002843,未評級)等。服務器電源電子:服務器電源電子:AIDC 電力投資趨勢向上背景下,相關電力電子需求有望電力投資趨勢向上背景下,相關電力電子需求有望迭代提升,迭代提升,建議關注杰華特(688141,未評級)、晶豐明源(688368,未評級)、江海股份(002484,買入)、火炬電子(603678,未評級)等。AIDC 電力配套:數據中心電力投建過程中,存在許多重要的電力配電需求,電力配套:數據中心電力投建過程中,存在許多重要的電力配電需求,建議關注金盤科技(688676,買入)、明陽電氣(301291,未評級)、威騰電氣(688226,未
54、評級)、良信股份(002706,未評級)、正泰電器(601877,未評級)、三星醫療(601567,未評級)等。液冷液冷:高效散熱高效散熱可以可以顯著降低數據中心能耗和運營成本,支持高密度計算需求并提升可持顯著降低數據中心能耗和運營成本,支持高密度計算需求并提升可持續性,續性,建議關注英維克(002837,未評級)、高瀾股份(300499,未評級)、同飛股份(300990,未評級)、申菱環境(301018,未評級)等。應急應急電源電源:柴油發電機柴油發電機等應急電源等應急電源是數據中心電力連續性的核心保障,確保關鍵業務在突是數據中心電力連續性的核心保障,確保關鍵業務在突發斷電時持續穩定運行,發
55、斷電時持續穩定運行,建議關注科泰電源(300153,未評級)、濰柴重機(000880,未評級)等。電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 風險提示風險提示 數據中心投建不及預期。數據中心投建不及預期。若全球數據中心建設需求不及預期,將直接影響相關 AI 電力環節(如 HVDC 供電系統、液冷電源)的需求增速,短期內可能導致 AI 電源廠商訂單延遲或規??s水,中長期或引發行業競爭加劇、價格戰風險上升。數據中心供電技術路線發生巨大迭代。數
56、據中心供電技術路線發生巨大迭代。AIDC 行業處于快速發展期,潛在技術迭代空間頻次較高,若新型供電技術或顛覆性能源方案落地,現有 AI 電力環節可能面臨收縮或淘汰風險。地緣政治風險。地緣政治風險。中美歐在 AI 與半導體領域的貿易壁壘、技術封鎖或出口管制升級,可能打亂原 AIDC 投資節奏與預期,從而對 AI 電力環節造成不利影響。原材料供應鏈風險。原材料供應鏈風險。AI 電源部分核心材料依賴少數國家或供應商,地緣沖突、自然災害或導致斷供或價格劇烈波動,可能對 AI 電力環節造成不利影響。若廠商未建立多元化供應鏈或戰略儲備,生產交付周期將延長,成本傳導能力弱的環節盈利穩定性或受沖擊。電力設備及
57、新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 信息披露信息披露 依據發布證券研究報告暫行規定以下條款:依據發布證券研究報告暫行規定以下條款:發布對具體股票作出明確估值和投資評級的證券研究報告時,公司持有該股票達到相關上市公司已發行股份1%以上的,應當在證券研究報告中向客戶披露本公司持有該股票的情況,就本證券研究報告中涉及符合上述條件的股票,向客戶披露本公司持有該股票的情況如下:就本證券研究報告中涉及符合上述條件的股票,向客戶披露本公司持有該股票的情況
58、如下:截止本報告發布之日,資產管理、私募業務合計持有日月股份(603218,未評級)達到相關上市公司已發行股份 1%以上。提請客戶在閱讀和使用本研究報告時充分考慮以上披露信息。電力設備及新能源行業深度報告 AIDC電力迎來成長機遇 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 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
59、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
60、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:
61、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,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
62、。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
63、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
64、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。