PG(电子中国)官方网站

Pg电子游戏平台:华泰电新:AIDC热潮下看好数据中心硬件机会·PG电子游戏官方网站
全国服务热线:0551-63628103
当前位置: 首页 > 新闻动态新闻动态

Pg电子游戏平台:华泰电新:AIDC热潮下看好数据中心硬件机会

发布时间:2025-08-06 14:41:31点击量:

  区别于市场主要从AI发展阶段提出算力需求提升带来数据中心硬件需求增长,我们从新能源锂电设备复盘,向数据中心AIDC硬件板块推演。类比新能源汽车行业早期渗透率、销量快速提升时锂电设备板块的蓬勃发展,我们认为当前应重视数据中心相关硬件板块机会。我们看好相关板块机会,包括柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理、液冷,以及铅酸电池、继电器、熔断器等配套部件。

  AI技术发展推动算力需求高增,全球科技巨头及云厂商持续加码数据中心投资,驱动数据中心硬件升级与需求增长。随着数据中心规模不断扩大,供电安全稳定要求与能耗明显提升,供配电、温控系统及配套部件的重要性与需求快速增长,部分环节迎来国产替代与海外市场突破窗口,我们看好相关板块机会,包括柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理、液冷,以及铅酸电池、继电器、熔断器等配套部件。

  当前AI处于早期发展阶段,全球多个大厂加大数据中心资本开支,2025年投资超万亿元,其中北美TOP4云厂商(亚马逊、微软、谷歌、META)合计资本开支预计同比+52%。我们通过复盘新能源锂电设备过去十年(从起步到稳态发展)的走势(累计涨幅最高接近500%),展望AI渗透率提升对于数据中心硬件板块走势的影响。考虑到当前AI渗透率较低,数据中心需求刚性下渗透速度较新能源汽车将更快,数据中心设备技术壁垒高于锂电设备、技术溢价更强,我们认为数据中心硬件环节有望受益于AI、迎来黄金期,或较锂电设备具备更强的行业贝塔驱动潜力。

  AI对于数据中心供电的连续性、效率、冗余要求提高。我们测算2024/2028年全球数据中心柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理的新增需求规模分别为232.5/526.0亿元、237.0/688.0亿元、159.5/192.8亿元、9.5/231.2亿元、10.1/72.0亿元、7.9/61.9亿元、54.8/126.6亿元。其中,HVDC因高效节能成为发展方向,UPS仍占据主流;BBU和超级电容凭借灵活部署与快速响应能力,成为高密度机柜的备用电源新选择。在柴油发电机组、服务器电源等环节国产替代趋势加速,看好国内企业逐步突破海外技术与渠道垄断。

  AI服务器的高功率密度推动散热技术从风冷向液冷转型。我们测算2024/2028年全球数据中心液冷的新增需求规模为156.3/852.0亿元。液冷方案包括间接热交换、冷板式与浸没式,其中冷板式因兼容性高成为当前主流,浸没式则因高效散热和低能耗具备长期潜力。国内政策与海外需求共同驱动液冷技术渗透,国内厂商在冷板、CDU等环节加速布局,有望通过成本等优势拓展全球市场。

  对于国内市场,我们认为应聚焦柴油发电机组、服务器电源国产替代,HVDC方案推广,液冷技术应用,以及UPS、电能质量管理等需求提升。国内企业有望凭借性价比与客户渠道优势,同时受益于国产替代政策引导,积极把握市场增量。对于海外市场,我们看好服务器电源量价齐增、HVDC渗透率提升、液冷技术应用,以及BBU/超级电容配套高功率场景迎来增长。看好国内企业凭借快速响应能力与产能配套、成本优势,在供应链协同与技术迭代中寻求突破,打开海外市场机遇。

  风险提示:行业竞争加剧导致盈利低于预期;技术快速迭代导致行业长期发展空间以及竞争格局变化;海外市场需求不及预期。

  AI军备竞赛背景下,全球数据中心建设力度大幅增强(据Bloomberg,2025年北美TOP4云厂商合计资本开支将同比+52%)。据Uptime协会统计,电力是数据中心影响较大的宕机事故的主要原因(占事故案例的54%),供电中断将导致大模型训练中断、硬件损坏及高额维护成本;随着功率密度、数据中心整体用电需求提升,供配电与温控系统及配套部件的重要性提升,我们看好灾备电源(柴油发电机组)、服务器电源(AC/DC电源)、备用电源(UPS、HVDC、BBU、超级电容)、电能质量管理、液冷,以及铅酸电池、继电器、熔断器等环节。

  类比新能源汽车行业早期渗透率、销量快速提升时锂电设备板块的蓬勃发展,我们认为当前应重视数据中心相关硬件板块机会。复盘过去十年(2015~2024年)新能源汽车相关板块走势,我们发现和新能源车、锂电池、电池材料指数相比,锂电设备的上涨更前置、且涨幅弹性更突出。从PE估值来看,2022年(市场预期新能源汽车行业增速将放缓)之前锂电设备板块PE(lyr)普遍位于50~200倍区间。通过从发展阶段、发展驱动因素、增长天花板、技术壁垒等角度对比锂电设备与数据中心硬件,我们认为数据中心硬件的行业贝塔驱动潜力可参考锂电设备且有望超越锂电设备。

  1)供配电系统:AI算力带来的数据体量大幅提升推动数据中心对于供电的稳定性、可靠性、持续性等要求提升,电力需求扩容,涉及到柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理等硬件。我们测算2024/2028年全球数据中心柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理的新增需求规模分别为232.5/526.0亿元、237.0/688.0亿元、159.5/192.8亿元、9.5/231.2亿元、10.1/72.0亿元、7.9/61.9亿元、54.8/126.6亿元,2025-2028年CAGR分别为23%、31%、5%、122%、64%、68%、23%。

  2)液冷系统:AI驱动散热方式从风冷向液冷切换,利好液冷产业链。我们测算2024/2028年全球数据中心液冷的新增需求规模为156.3/852.0亿元,2025-2028年CAGR为53%。

  3)配套部件:铅酸电池、继电器、熔断器等与上述硬件配套使用或为其组成的零部件之一,受益于上述硬件需求增长。

  区别于市场主要从AI发展阶段提出算力需求提升带来数据中心硬件需求增长,我们从新能源锂电设备复盘,向数据中心AIDC硬件板块推演。我们认为,类比于新能源汽车行业早期销量快速提升时锂电设备板块蓬勃发展,数据中心设备环节有望受益于AI、迎来黄金期。考虑到当前AI渗透率较低,数据中心需求与全球数字化、人工智能进程深度绑定,数据中心设备技术壁垒高于锂电设备的标准化产线,或实现有序扩张。我们认为数据中心硬件板块或参考锂电设备板块迎来强周期,或具备更强的行业贝塔驱动潜力。

  区别于市场主要从细分板块的维度提出投资观点,我们首先总结数据中心整体投资构成,接着对于各细分板块基本情况进行梳理,最后从细分环节价值量与国内与海外终端两个维度提出我们的投资观点。在细分环节价值量方面,我们估算2024年国内市场单瓦价值量排序为:液冷(3~12)>柴油发电机组(1~1.2)>服务器电源(0.5~1)>UPS/BBU(0.5~0.6)>HVDC(0.4~0.6)>超级电容/电能质量管理(0.4~0.5)。在市场需求方面,我们估算2028年全球市场需求排序为:液冷>服务器电源>柴油发电机组>HVDC>UPS>电能质量管理>BBU>超级电容。在国内与海外终端方面,我们从海外和国内两个线条梳理投资逻辑,其中国内市场关注柴油发电机组、HVDC、UPS、服务器电源、电能质量管理、液冷环节;海外市场关注服务器电源、HVDC、BBU/超级电容、液冷环节。

  AI技术快速发展的背景下全球算力需求持续提升,以科技巨头为代表的企业正加大数据中心的投资力度。今年以来欧美多次发声加码AI投资,1月21日,美国总统宣布OpenAI、软银和甲骨文将共同投资建设的AI基础设施项目“星际之门”,计划在未来4年内投资5000亿美元。2月11日,欧盟委员会主席宣布欧盟在未来几年内将调动2000亿欧元用于AI投资。根据Bloomberg一致预期(8月1日),2025年北美TOP4云厂商(亚马逊、微软、谷歌、META)合计资本开支将达3301亿美元,同比增长52%。

  在国内市场,据中国通服数字基建产业研究院发布的《2024年中国智算中心(AIDC)产业发展白皮书》,未来3年全国在建及拟建智算中心资源规模总计至少为截止2023年底投产规模的5倍,增量算力规模约770EFLOPS(FP16),折合市场投资超5000亿元。企业维度,阿里、字节、腾讯等在AI领域动作频频。其中,阿里CEO于2月财报电线亿元用于建设云和AI硬件基础设施,总额超过去10年总和。字节跳动2025年资本开支则或超1500亿元,较2024年约800亿元,同比+88%。

  类比于新能源汽车行业早期销量快速提升时锂电设备板块蓬勃发展,数据中心设备环节有望受益于AI、迎来黄金期。AI 的快速发展,大模型训练、智能应用等对算力的需求呈指数级增长,如ChatGPT、DeepSeek等应用的出现,让市场对算力的需求大增。数据中心作为算力的承载基础,为满足需求,云厂商、科技企业等纷纷加大数据中心建设投入,直接带动了IT设备、供配电设备、温控设备等数据中心设备的需求。

  复盘过去十年(2015~2024年)锂电设备板块行情走势,我们发现板块共经历三轮大行情,分别为2015年、2017年、2019~2021 年。

  1)2015年,锂电设备指数累计涨幅达187%(较沪深300超额收益率为215%),主要系需求端增长驱动,2015年国家政策持续加码,刺激新能源汽车市场快速发展,中国新能源汽车销量同比+343%,带动锂电设备需求迅速扩大。

  2)2017年,锂电设备指数累计涨幅达46%(超额收益率25%),期间虽有波动,但整体呈上涨趋势。上涨主要系双积分政策落地规范车企发展,在补贴退坡的背景下市场热度不减,2017年中国新能源汽车销量78万辆(同比+53%)。设备环节,企业顺应下游需求开展新产品与新技术研发,进一步推动锂电设备指数上涨。

  3)2019~2021 年,锂电设备指数再度大涨,累计涨幅高达 223%(超额收益率157%),三年间分别实现37%、73%、28%的涨幅;中国新能源汽车年销量从121万台增长至352万台,新能源渗透率从4.7%提升至13.4%。随着补贴退坡力度加大,行业向市场驱动过渡,特别是2020年下半年开始,技术突破叠加车型驱动,全球新能源汽车放量。

  和新能源车、锂电池、电池材料指数相比,锂电设备的上涨更提前、且涨幅更为明显。上涨更提前主要系当锂电池企业以及电池材料企业预期市场需求增长而进行大规模扩产时,会首先增加对于锂电设备的采购。相较于锂电池和电池材料企业,锂电设备企业在一定程度上受原材料价格波动的影响较小,盈利能力相对更稳定。

  从PE(lyr)水平来看,2015~2021年锂电设备板块普遍位于50~200倍区间。在过去十年三轮大行情中,锂电设备板块代表企业的PE分别位于50~250、50~150、50~200倍区间。2022~2024年,在下游需求增速放缓的背景下,PE逐步回落至15~20倍区间。

  参考锂电设备板块强周期,数据中心硬件板块有望充分受益于行业发展,或具备更强的行业贝塔驱动潜力。随着AI大模型迭代加速,数据中心建设力度加大,2024年下半年开始数据中心硬件环节PE(lyr)水平从15~20倍逐步提升至目前20~100倍。我们认为数据中心硬件的行业贝塔驱动潜力有望超越锂电设备。主要原因包括:1)从当前阶段来看,AI发展仍处于早期,行业渗透率较低。相比新能源汽车行业早期发展受益于补贴,数据中心需求与全球数字化、人工智能进程深度绑定,AI渗透速度较新能源汽车会更快。2)全球新能源汽车的需求天花板可见,而AI革命带来的算力需求具备更长的逻辑。目前由于技术路径不确定性与场景复杂度提升,实现AGI终局所需的算力或动态增加。3)数据中心设备技术壁垒高于锂电设备的标准化产线,头部企业护城河更深,在技术迭代中更易获得溢价,盈利增长斜率或高于锂电设备初期。

  数据中心设备包括IT设备、非IT设备。数据中心按生命周期可以分为规划、设计、建设、运营四大阶段,其中建设阶段是数据中心从概念走向实体的关键环节,包括用地、用电、用水、用网、IT设备、土建及其他工程、软件系统等。设备可以分为IT设备、非IT设备(供配电设备、温控设备等)。数据中心的下游应用主体包括互联网企业、云厂商、金融机构、基础运营商等。

  数据中心建设成本中电气系统占比约40%~45%,运营成本中电费占比约50%,数据中心扩建带来电力相关需求高增。据Dgtl Infra,数据中心建设成本中电气系统占比最高,达40%~45%,包括柴油发电机组、PDU、UPS电源、开关设备/变压器等。运营成本方面,据安永统计,电费约占运营成本的50%。据Gartner,AI的快速发展正推动电力消费急剧增长,预计到2027年,数据中心运行增量AI优化服务器所需的电力将达到每年500 TWh,为2023年的2.6倍。

  数据中心电力传输路径:高压市电-中压-低压-ATS-UPS-IT设备。高压市电(100kV)经变电站降至中压(国内一般为10kV,美国一般为13.2kV)后流入楼宇,随后通过变压器将中压降至低压(国内制式380V,北美常见415V),接入至ATS(自动转换开关,Automatic Transfer Switch),电力主要供给IT设备、冷却设备,IT设备前配备有UPS(不间断电源,Uninterruptible Power Supply)系统。除市电外,数据中心会配备柴油发电机作为断电情况下的备用,同样输出低压交流电至ATS。

  AI训练场景对于供电的连续性、效率、冗余要求提高。依据可用性与设备冗余程度,国际较为通用的分级标准包括Uptime Institute与ANSI/TIA-942。为保证数据中心连续运行,电源设备需要备用冗余配备,常见“N+1”“2N”等方案;可用性(Availability)指设备预期不停机时间占比。三级数据中心是全球大型设施中最常见的数据中心,通常需要变压器和发电机等 N+1 冗余,以及配电组件(UPS和PDU)的2N冗余。过往四级数据中心不太常见,必须具有“容错能力”,通常用于政府关键数据中心设施等。AI训练场景下对供电连续性要求提高,对冗余设计要求或进一步提高。

  在数据中心的设备中,在AI升级背景下我们建议关注供配电与温控两个环节。在供配电方面,主要包括灾备电源(柴油发电机组)、服务器电源(AC/DC电源)、备用电源(UPS、HVDC、BBU、超级电容)、电能质量管理等产品,本报告的第二部分将围绕上述七种产品展开介绍。随着电力需求增长,作为保障电力系统稳定运行的重要因素,温控也成为数据中心关键硬件环节之一。在温控方面,主要关注液冷的发展趋势,本报告的第三部分将聚焦于液冷。

  柴油发电机组为数据中心灾备电源的首选方案,在数据中心中成本占比约10%。数据中心通常从公用电网获取高压电力,然后将低压电力分配给 IT 设备。由于电网存在故障等情况可能会导致断电,备用柴油发电机组在主电源中断期间的供电中起着重要作用。柴油发电机组的原理是通过发动机燃烧柴油将热能转化为机械能,再通过发电机将机械能转化为电能。柴油发电机组的成本在数据中心总成本的占比约10%。

  国内柴油发电机组行业呈现“外资主导高端、国产抢占中高端”的梯队结构。国内市场柴油发电机组企业可以分为三个梯队,第一梯队为以MTU、卡特彼勒、康明斯、科勒等为代表的外资品牌,掌握柴油发动机核心技术,主导高端市场;第二梯队为以潍柴、玉柴、泰豪科技、科泰电源、苏美达等为代表的国产原装与OEM厂商,一般采用进口或国产知名品牌的发动机和发电机,抢占中高端市场;第三梯队为以“扬泰系”和“福安系”为代表的国产企业,一般采用本土发动机和发电机,市场较为分散,主要面向低端民用市场。

  全球柴油发电机组市场规模超千亿人民币,2023年数据中心下游占比约15%。据QYResearch,2022年全球柴油发电机组市场规模约为149.97亿美元,预计2029年将达到255.09亿美元,复合增速为7.46%。其中,2022年中国、美国占比分别为27.86%、19.88%。据QYResearch,2023年全球数据中心用柴油发电机组市场销售额达24.13亿美元,测算其在整体柴油发电机组市场占比约15%。

  关注1:核心零部件发动机市场以海外企业为主导,国内企业有望加速替代。发动机为柴油发电机组的主要部件之一,成本占比约60%。海外柴油发电机组企业以自制发动机为主,而国内企业多采购海外发动机后组装成机组,部分企业有发动机自制能力。海外发动机生产厂商主要包括卡特彼勒、康明斯、MTU、科勒、三菱等;国内厂商主要包括潍柴、玉柴等。技术维度,国产品牌正在加速追赶,海外品牌定价权更高。随着数据中心需求增长,海外企业主导的发动机环节产能受限、交货期延长,带动机组供需紧张。后续随着需求持续增长以及国内企业技术提升(进行白名单认证后进入国内客户供应链条)、加速扩产,国产化水平有望提升。

  关注2:供需紧张带来机组涨价预期,OEM厂提前锁定海外发动机价格后可充分享受机组涨价价差。发电机组OEM方面,国内主要厂商包括科泰电源、泰豪科技、苏美达等,主要外采发动机进行集成,部分企业通过与海外发动机企业设立合资工厂等方式保障发动机供应。由于OEM厂对于部分海外发动机提前锁价,在机组招标阶段整体柴油发电机组涨价后,该价格增幅对于OEM厂为利润增量。建议关注海外发动机产能锁定能力强的OEM厂。

  AC/DC电源位于数据中心的服务器机柜中,主要功能为降压与整流,在机柜中价值量占比约5%。UPS输出交流电后,AC/DC将交流电降低为适合设备使用的更低电压的直流电。具体流程为AC/DC电源将接入的如220V交流电转化为48V直流电,后通过DC/DC电源降压后传输至芯片等。AC/DC电源在单机柜中的价值量占比约5%。

  AI升级带来AC/DC电源出货形态变化:区别于传统服务器机柜中CRPS单个电源模块的出货形态,英伟达NVL36/72机柜中以power shelf(机框电源)为AC/DC电源的产品出货形态。一个power shelf由6个PSU(单电源模块,Power Supply Unit)与1个电源监控单元组成。PSU主要由输入整流滤波电路和功率因数校正电路等部分组成。据华经产业研究院,2023年全球普通服务器电源、AI服务器电源占比分别为约80%、约20%。

  PG电子平台

  PSU的发展趋势包括单模块功率提升、冗余提升、转换效率要求提升等,推动单机柜所需AC/DC电源量价齐增。1)单模块功率由此前百瓦级别提升至5.5kw,下一代12kw等更高功率段产品已有预研。要求在单模块功率提升的同时保持体积不变,功率密度持续提升。2)为保障数据安全、减少损耗,提升配置冗余度,2N冗余时电源运行效率较高。3)转换效率要求由此前80%+提升至97.5%+。碳化硅、氮化镓等高价功率器件的引入在提升单模块功率和转换效率中起到重要作用。

  单机柜服务器电源量价测算:量方面,相比8卡服务器单机柜服务器电源功率小于20kw,英伟达NVL72单机柜或配置8组power shelf,对应单机柜电源功率264kw。价方面,我们假设单瓦价值量由0.5元提升至1.5/2/2.5元,对应单机柜服务器电源价值量由小于1万元提升至39.6/52.8/66.0万元。

  全球服务器电源市场由中国企业主导(其中台资企业表现领先),市场集中度较高,中国大陆企业加速突围。据QYResearch,2024年台达、光宝等全球服务器电源前五大厂商市场份额合计超50%,集中度较高。据MTC,全球嵌入式电源销售额前15大企业中中国大陆企业数量从2023年3家提升至2024年6家,中国大陆企业销售额占比从2023年约14%提升至2024年约27%,大陆企业竞争力提升明显。分市场来看,在海外,台达、光宝等中国台资企业占据主要市场份额。在国内,服务器电源的主要供应商包括台达、光宝、欧陆通、长城电源等,中国大陆系电源厂商正在加速提升市场份额。

  客户资源、研发需求快速响应能力、供应能力等为核心竞争要素。在客户资源方面,中国台资企业由于进入市场较早而具备先发优势。服务器电源厂商的客户可以分为服务器组装厂、终端客户(云厂商等)两类。对于服务器电源厂家,除了需要和服务器组装厂紧密合作,还需要与终端客户建立连接,随时掌握终端客户动向与产品开发计划等,以在产品开发初期就参与到终端客户以及组装厂的选型中。

  在AI快速发展的时代,大陆服务器电源企业在海外市场实现突破,看好后续拓展潜力。AI芯片(英伟达等GPU芯片、博通等ASIC芯片)对于其所配套的服务器电源提出定制化需求,因而是否能与头部芯片厂开展研发合作也尤为重要;同时由于研发需求不断更新,要求服务器电源厂家具备快速响应能力。据英伟达官网披露,GB200系列NVL72机柜AC/DC电源的合作商包括台达、光宝、麦格米特三家,为大陆企业首次公开披露进入海外市场。

  服务器电源厂家按功率段呈现分化。按照服务器电源的功率,可以将市场分为中低功率段(0-2kw)与高功率段(2kw以上)。中低功率段入门槛相对较低,技术含量相对较低,价格竞争激烈,主要企业有中国台湾的光宝、康舒、全汉、群光等,中国大陆的长城电源、欧陆通、高斯宝等。高功率段,技术含量与品质要求相对较高,在AI投入力度加大背景下需求持续增加,主要企业有中国台湾的台达、光宝等,中国大陆的麦格米特、欧陆通等。

  大陆企业积极推进东南亚等海外产能布局。中国大陆主要企业产能集中在广东(东莞等)、江苏(苏州等)等地区。为应对海外市场需求,同时减少贸易限制影响,多个企业在东南亚(泰国、印尼、越南等)等地布局生产基地,其中中国台资企业海外产能成熟度更高,大陆企业正在加快海外产能布局,如麦格米特海外产能将以泰国为重点展开扩建计划,已建设部分产能;欧陆通已在越南生产基地完成通用及高功率服务器电源产线建设。

  PG电子平台

  UPS(不间断电源)主要用于稳压、滤波以及不间断供电,组成部分包括逆变器、整流器、蓄电池组等。采用交流输入,通过 AC/DC 整流器将交流电转换为直流电,再通过 DC/AC 逆变器将直流电转换为交流电,为设备提供稳定的交流电源。当市电出现故障(如停电、电压过高或过低等异常情况)时,UPS 会迅速切换到电池供电模式。电池中的直流电通过逆变器转换为交流电,继续为设备提供电力,保证设备能够正常运行一段时间,直至柴油发电机组达到满负荷运转(通常需要1分钟以内)。

  数据中心建设带动UPS需求增长,欧美市场数据中心UPS市场规模较大,中国等地区市场规模增速较快。UPS广泛应用于数据中心、电信、工业、金融、政府、医疗等领域,其中数据中心是增长较快的领域。据Market Research Future预测,2024/2032年全球数据中心UPS存量市场规模分别为57.1/103.1亿美元,2025-2032年CAGR约7.7%;分地区来看,2023年北美、欧洲占比排名前二,分别为38.5%、27.2%;预计2024-2032年亚太地区复合增速最快,特别是中国、印度、日本等地。

  UPS产品起源于海外,外资品牌在全球市场中占据较高份额。在全球市场,UPS主要厂商包括施耐德、ABB、维谛、伊顿等,倾向于提供全链条型解决方案。据Global Market Insights,2023年施耐德、ABB、维谛全球市场份额合计超30%。在国内市场,UPS主要厂商包括华为、科华数据、维谛、伊顿等,据智研咨询,2023年CR3超过40%(科华/华为/维谛的市占率分别为16%/14%/12%)。对于互联网这一细分下游(包括数据中心),国内主要供应商为华为、伊顿、维谛等。

  在国内,外资企业主导中高端市场,政策与自身发力带动中国企业持续提升份额。在国内市场,外资企业在技术水平、品牌影响力、服务质量等方面具备优势,在数据中心、医疗、工业等领域的市场认可度较高。中国企业则在市场渠道、客户资源、产品定制等方面具备较强竞争力,在政府、电信、金融等领域占据较大市场份额。对于数据中心领域,随着国产化政策引导,以及与客户协同紧密、持续提升品牌力,中国企业有望提升国内市场份额。

  HVDC(高压直流输电,High Voltage Direct Current)是一种可以替代UPS的备用电源方案,直接输出直流电。HVDC直接将交流电转换为高压直流电,然后通过直流配电单元向设备供应直流电。该方案中交流电转直流电输出后,不再通过逆变器转化成交流电,而是为兼容直流输入的设备提供直流电源。

  较UPS,HVDC有望提升转换效率、减少建设与运营成本。高压直流系统避免了逆变器链路,减少能量转换次数,因此可提升效率、降低损耗。据台达官网,其HVDC产品效率已经可以达到98%以上,高于传统的UPS系统。同时,HVDC采用模块化设计,可根据需要灵活扩展和分布式供电。成本方面,根据腾讯数据中心2019年测算,对于360kW规模的供电系统,240V的HVDC方案较2N UPS方案节约37.5%投资成本,全生命周期节省电费157万元。对于10万台服务器的大型数据中心,采用HVDC在8年时间内可以节省总拥有成本超1.2亿元。

  在现有基础设施和供电稳定要求的使用成熟度偏好下,当前HVDC 在数据中心的渗透率相对较低,UPS仍为主流;HVDC有望随着AI服务器单机柜功率提升而加速渗透。目前HVDC渗透率仍然较低,主要系一方面,由于供电特殊性,采用HVDC时需对后端设备进行直流改造;另一方面,HVDC需定制开发,降低了产品标准化程度、流通性,难以满足托管模式数据中心对通用性电源方案的需求。随着AI算力需求推动服务器机柜功率持续提升,用电量大幅提升,HVDC在高效传输与经济性上的潜力有望逐步释放、提升渗透率。

  国内外数据中心HVDC应用情况分化,国内已有应用,而海外尚处于早期。1)国内:互联网、运营商、金融、政企等领域HVDC应用较多,从240V向800V演进。国内HVDC方案的应用从基站机房扩展到数据中心,自2010年三大运营商开始试用HVDC,逐步形成成熟的直流供电生态。通信基站与数据中心供电架构相似,使得HVDC在数据中心场景的迁移成本低于海外(海外市场通信网络长期依赖交流供电,改造为直流系统需重构供电链路)。目前国内互联网领域HVDC的渗透率较高,金融、运营商、政企等领域HVDC方案渗透率逐年提升;应用HVDC方案的主要企业为阿里、腾讯、百度、电信、移动等。发展趋势上,电压等级从240V向800V升级,支持高算力集群高比用电需求。

  2)海外:英伟达高功率芯片的迭代有望驱动HVDC在海外市场的渗透率提升,以±400V/800V方案为主。英伟达推出了一系列高性能GPU,带动单机柜功率持续提升,将从kW级提升至MW级及以上。传统48V系统承载1MW功率需超18kA电流,而采用±400V或800V HVDC方案,将大幅降低电流,可提升可靠性、降低损耗。目前英伟达已联合纳微半导体、德州仪器、维谛、台达等厂商开发800V HVDC系统。同时谷歌、META、微软等云厂商对于±400V HVDC方案已有规划。随着后续高功率芯片放量,海外市场HVDC渗透率将加速提升。

  中国企业主导国内市场(呈现寡头垄断格局),积极向海外市场延申。国内市场HVDC主要厂商包括中恒电气、中达(台达大陆子公司)、维谛等,据观研天下,上述三家企业合计市场份额达90%。海外市场的主要厂商包括台达、维谛、伊顿等,中国企业正在积极开辟海外市场。对比中国与海外企业,中国企业在800V电压等级加速突破,有望凭借国内市场应用经验、性价比、生产配套能力抢占市场份额。

  BBU(Battery Backup Unit)与UPS相似,是预防断电情景下对数据造成影响的备用电源产品。BBU可以安装在服务器机柜内,充当“机架中的UPS”。当外部电源突然中断时,系统会自动切换至BBU供电,将存储在动态随机存取存储器(DRAM)中的缓存资料快速写入到备用的固态硬盘(SSD)中。随着电力恢复,系统重新启动后会自动从SSD中读取资料,重建必要的文件和信息,以防止断电引起的数据丢失,确保数据的安全和完整。

  较UPS,BBU的优势主要体现在体积小、配置灵活、瞬时反应。第一,不同于UPS位于服务器机柜外,BBU体积小、可以安装在服务器机柜内,灵活性更高,且与HVDC结合可以形成“In-rack”方案节省空间。第二,不同于UPS主要采用铅酸电池,BBU主要采用锂电池,高瞬时放电能力能够提供毫秒级响应,且使用寿命更长。此外,相比传统UPS,BBU转换环节更少,转换效率高、能耗较低。

  市场格局方面,据Global Info Research,2023年全球前五大厂商占市场份额约45%。BBU电源厂商主要包括中国台湾的台达、光宝等,中国大陆部分公司已有布局。

  电池为BBU的主要成本构成之一,电芯环节国产化率或逐步提升。从产业链来看,电芯厂出货电芯后,由PACK企业制成电池产品出货给电源厂商集成。在电源与PACK环节,目前由中国台湾企业主导。在电芯环节,目前由日韩企业主导,据Voltaplus,三星与松下市场份额合计超80%。当前电芯环节处于产品迭代阶段(单颗电芯的功率由约60-70W提升至150-200W(2Ah向4-5Ah演进),电池规格由18650迭代至21700,引入全极耳等新技术),大陆企业或凭借电池领域技术优势逐步提升国产化率。

  超级电容是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能元件,可以用作为数据中心备用电源。超级电容的功能与电池相似,但原理有所不同,在电池中,当电力储存或释放时,会发生化学反应,原始物质会变成另一种物质;在电容器中,电力通过静电的力储存在电极表面,不使用化学反应,因此物质没有变化。超级电容器的工作原理与普通电容器相似。此外,超级电容器的充电和放电速度快于电池,同时比电解电容器存储更多的电荷。超级电容目前主流路线包括LIC(即HSC)、EDLC,LIC具备更高能量密度、循环效率和空间利用率。

  随着单个服务器机柜的功率提升,海外市场或引入超级电容作为电池备份单元核心组件,带来市场需求增加。市场规模方面,据QYResearch,2023年全球混合超容市场规模50.19百万美元,预计2030年将达到93.61百万美元,CAGR为10.05%。

  目前数据中心超级电容供应企业较少,供需紧张背景下国产企业有望凭借性价比优势提升全球市场份额。市场格局方面,目前数据中心的超级电容的供应商较少,主要包括日本武藏、江海股份等。对比日本武藏、江海股份,日本武藏的优势在于客户资源,可以更早跟随客户需求启动量产出货。江海股份的优势在于可以提供较好的产品性能与较低的价格。国产企业有望随着海外需求起量,在现有供应商供不应求的窗口下逐步提升份额。

  电能质量管理有助于保障数据中心电力系统的可靠性,保障设备稳定运行。电能质量设备主要包括APF(有源电力滤波器,Active Power Filter)、SVG(无功补偿器,Static Var Generator)等。电能质量由三个指标衡量:电压、频率、波形(谐波)。正常的线性负载对电网的波形不会有影响,但大量服务器负荷非线性,会产生大量谐波电流,影响电能质量,需要安装APF。SVG则可以快速响应补偿系统中的无功功率,提高功率因数,稳定电压,减少线路损耗,提升电网效率和稳定性。

  据格物致知,2023年全球数据中心电能质量管理产品市场规模为39.5亿元。分地区来看,中国为6.0亿元。随着数据中心机架数量和装机功率不断扩大,电能质量管理产品的性能要求(如引入碳化硅材料)与价格有望随之提升,量价齐增带动市场规模快速增长。

  国内品牌在国内市场占据主导地位,在海外市场积极缩小与外资品牌差距。数据中心电能质量管理厂商可以分为三个梯队,第一梯队为以盛弘股份、艾临科、台达、英博电气等为代表的国产厂商,常见于三大运营商、互联网IDC等数据中心用户的供应商名单;出海项目中盛弘股份参与较多。第二梯队为以ABB、爱科赛博、诺企、库柏、埃特罗斯等为代表的厂商,在外资数据中心、Colo、区域数据中心有较多应用。第三梯队为以欧高电气、山大华天、广州阿珂法、爱博精电、斯菲尔等为代表的厂商,主要在区域数据中心较为活跃。国内品牌在巩固国内市场的基础上积极拓展海外市场,随着国产产品技术提升和性价比优势凸显,有望提升在东南亚等新兴市场的数据中心建设中的市场份额。

  数据中心冷却系统分为风冷和液冷。风冷是数据中心主流选择,但随着AI训练服务器集群的密度增加以及GPU数量需求增长带来热功耗的上升,风冷逐渐无法满足AI数据中心的散热需求。在合理设计的情况下,风冷能支持平均约20kW的机架功率密度。然而单个8-10U的AI服务器功耗可达12kW,同时大型AI集群中的服务器因距离过长会有延迟问题无法分散部署来降低机架密度,使得风冷难以满足功率密度超20kW的AI集群需求。据维谛估计,目前液冷渗透率已接近20%。

  液冷散热性能更佳。液冷可用于20kW以上机架散热,最高可满足150kW的机架散热。目前AI机柜功率密度增长迅速,据维谛预测,AI机柜常态功率密度将进入百kW级别,2025年后将突破250kW,功率峰值在2030年前或突破1MW,液冷或将取代风冷成为新主流。短期内液冷风冷混合散热或更受青睐,将液冷集成至风冷系统可较快满足存量数据中心的业务需求。

  当前液冷系统主要分三类方案:机柜热交换、冷板式、浸没式。机柜热交换(间接液冷)未将冷液直接输送至服务器,而是在机柜后方安装液冷热交换设备,通过服务器机柜风扇将热空气通过液冷管道排出,该方案可在风冷基础上改造,作为过渡方案。冷板式将冷却板直接放置于热源上,通过CDU将冷液循环至冷板吸收热量,再输送至机柜外散热。冷板式在覆盖CPU、GPU和内存模块等平面时散热效果最佳,其他场景下散热效果有一定下降,因此仅能散去70%-75%热量,需要与风冷结合。浸没式液冷将服务器设备直接浸没进液冷箱,该方案充分发挥冷液性能,不再需要风冷进行辅助散热,因此能耗更低,但建设成本较高,渗透率有待提高。

  按热量传导顺序通常包括机柜、CDU(冷液分配单元)、排热设备,部分数据中心采用浸没式方案,会配备浸没液冷罐。冷板式机柜装有冷却板;CDU为液冷系统提供可控的冷却液,创建了一个独立于冷冻水供应的隔离二次回路,能够对液冷系统进行严格的控制和精确的调节;CDU连接到排热设备将热量排至室外,如建筑物的冷冻水系统或冷却塔进行最终散热。

  IT和电子通信为液冷下游份额最大领域,当前市场格局较为分散。据Global Market Insights统计,IT和电子通信行业在2023年全球市场占据液冷需求27%,为下游需求最大的行业;2023年,全球液冷领域市占率前五分别为Asetek、Boyd、CoolIT、艾默生、富士通,CR5约30%-35%。国内液冷温控解决方案公司主要包括英维克、申菱环境、高澜股份、同飞股份等。

  当前在全球AI算力需求高增的背景下,数据中心加速升级与扩建,我们坚定看好AIDC趋势,建议关注硬件环节增量需求,包括供配电与温控。

  1)细分环节价值量维度:优选液冷、柴油发电机组、服务器电源等高价值量环节。

  按单瓦价值量进行排序,以国内市场2024年为例,我们估算液冷(3~12)>柴油发电机组(1~1.2)>服务器电源(0.5~1)>UPS/BBU(0.5~0.6)>HVDC(0.4~0.6)>超级电容/电能质量管理(0.4~0.5)。其中,BBU、超级电容为服务器机柜层面的非标配产品。

  按数据中心新增市场需求进行排序,以全球市场2028年为例,我们估算液冷>服务器电源>柴油发电机组>HVDC>UPS>电能质量管理>BBU>超级电容。参考维谛与IDC预测数据,我们假设2028年全球新增算力功率规模22GWh,其中中国/海外市场分别约8/14GWh。假设2028年中国/海外市场数据中心柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理、液冷的单价分别为1.1/1.25、0.8/2.0、0.55/1.0、0.55/1.4、0.55/0.7、0.4/0.55、0.48/0.63、5/8元。对应计算得2028年全球数据中心柴油发电机组、服务器电源、UPS、HVDC、BBU、超级电容、电能质量管理、液冷的需求规模分别为526.0亿元、688.0亿元、192.8亿元、231.2亿元、72.0亿元、61.9亿元、126.6元、852.0亿元,2025-2028年CAGR分别为23%、31%、5%、122%、64%、68%、23%、53%。

  2)国内与海外终端维度:国内与海外市场AIDC带来的弹性环节逻辑有所区别,在部分环节有望实现双击。

  对于国内市场AIDC,建议关注:1)柴油发电机组:海外厂商主导的发动机环节供不应求,导致柴油发电机组涨价。同时海外厂商扩产意愿较低,有望驱动国产替代,需跟踪国内发动机厂商技术升级与产能扩张进程。2)HVDC:国内数据中心HVDC的渗透率高于海外,国内对于HVDC方案的接受度更高,随着国内加大AI领域投资,提升AI基础设施投入,HVDC市场有望扩容,同时向更高电压等级升级。3)UPS:国内加大AIDC投入带来增量。4)服务器AC/DC电源:国内市场由台资企业占据主导地位,大陆企业凭借性价比等优势加速提升在国内市场的份额。5)电能质量管理:数据中心建设投入加速带来板块老树结新枝,国内相关企业受益。6)液冷:满足服务器的散热需求,受益于“东数西算”等政策推动和互联网企业、金融机构、运营商等对数据中心的建设需求。

  对于海外市场AIDC,建议关注:1)服务器AC/DC电源:AI快速发展带来需求高增,为提高供应链的稳定性和响应速度,海外大客户将大陆品牌引入供应链条;同时随着服务器单机柜功率提升,客户对于服务器电源的要求升级,大陆服务器电源供应商有望实现量价齐增。2)HVDC:随着服务器单机柜功率提升,海外市场HVDC方案的渗透率有望提升,为纯增量市场,国内企业有望通过代工等模式切入供应链。3)BBU/超级电容:随着服务器单机柜功率提升,基于对供电稳定的考虑,有望增加备用电源的方案,BBU/超级电容或为标配,从而提升用量。4)液冷:随着国内企业技术实力提升,凭借成本与服务优势提升海外市场份额。

  此外,在上述设备环节中,随着设备需求提升,其相应涉及到的铅酸电池、继电器、熔断器等零部件的需求也将提升,建议关注相关环节头部企业。

  行业竞争加剧导致盈利低于预期。若行业竞争加剧,进行价格战导致价格降幅超预期,产业链内公司营收和毛利率将会承压,拖累行业内公司业绩;

  技术快速迭代导致行业长期发展空间以及竞争格局变化。新技术路线的崛起可能导致行业原有格局变化,若公司研发能力未能匹配行业发展,可能对公司业绩造成较大影响。

  海外市场需求不及预期。海外市场为数据中心设备需求提供了未来的核心增量,若由于地缘政治等其他因素影响导致需求不及预期,可能影响行业整体景气度。

地址:安徽省合肥市安居苑115幢113室  电话:0551-63628103  手机:13856008789
Copyright © 2024 PG电子技术有限责任公司 版权所有  ICP备案编号:皖ICP备14003926号   皖公网安备34010402703548号