【爱建新能源】SST行业深度报告：数据中心能耗和功率提升推动供电架构革新，SST市场空间广阔

（来源：爱建证券研究所）

◼数据中心能耗和功率高且呈现集中分布态势，运行过程中电费高。1）能耗：据IEA，2024年全球数据中心电力需求为415TWh，约占全球总用电量的1.5%，AIDC的IT能耗在2022-2027年间CAGR约为44.8%；2）功率：英伟达机架功率接近指数级增长，每一代GPU的热设计功耗通常会提升20%，导致单台服务器的功耗需求随时间不断增加，且全球数据中心大功率密度机架占比逐渐提升；3）集中分布：数据中心呈现集中分布态势，在集中分布地区，数据中心电力需求占比格外高，且超大型数据中心数量增速高；4）电费：电费是数据中心运营成本中最重要的部分，占总成本比重超过50%。

◼数据中心能耗和功率提升推动数据中心供电架构革新，借助新型功率器件+中高频变压器， SST供电实现高效+高集成，适配数据中心供电架构发展趋势。1）SiC属于第三代半导体，适用于高压、高频以及高效率的应用场景，GaN相比于SiC具有更高的电子迁移率，开关速度更快，适用于高频场景；2）高频变压器实现电气隔离与电压变换，是SST缩小体积的关键；3）高效率：对比传统UPS，SST系统的全链路效率可明显提升；4）高集成：SST供电可避免多数中间步骤，从中压变压器到列头柜，SST系统占地面积不足传统UPS的50%，且重量更轻；5）绿电直连：SST以DC800V输出，该电压便于与分布式光伏、储能等源网荷储设备进行直流侧并网，SST系统能避免部分转换调整环节，简单可靠，降低成本。

◼SST的材料成本主要集中在功率器件和高频变压器。采用IGBT的SST原型机成本主要包括IGBT及其驱动器（32%）和高频变压器（16%），新型功率半导体中SiC产能分布以海外厂商为主，包括意法半导体、安森美和英飞凌等，GaN器件2024年市场份额较高的是英诺赛科和纳微半导体，特变电工等变压器企业积极开展高频变压器开发。

◼空间：数据中心建设和SST渗透率驱动，SST市场空间广阔。据IEA数据，2024年全球数据中心新增装机量约14GW，我们预计2027年新增装机量达到32GW，SST渗透率逐步提升，2027年全球数据中心SST需求的价值量达到约115亿元。

◼投资建议：1）SiC和GaN功率器件逐渐渗透且成本占比高：功率器件决定SST 的效率与功率密度，SiC和GaN应用逐渐广泛，意法半导体、安森美和英诺赛科等将受益；2）非晶合金和纳米晶磁芯是高频变压器的关键材料：高频变压器实现电气隔离与电压变换，非晶合金和纳米晶是减小体积和降低功耗的关键，特变电工等变压器厂商和云路股份、可立克等磁性材料厂商将收益；3）AIDC建设推动SST需求增长：数据中心是AI的核心基础设施，电力是重要保障，2024年全球数据中心新增装机量约14GW，预计将保持高速增长，其能耗和功率问题促使SST渗透率提升，麦格米特、金盘科技、四方股份等将受益；4）推荐：阳光电源（300274.SZ）；建议关注：麦格米特（002851.SZ）、金盘科技（688676.SH）、横店东磁（002056.SZ）、中恒电气（002364.SZ）、伊戈尔（002922.SZ）、思源电气（002028.SZ）、科华数据（002335.SZ）、特锐德（300001.SZ）、科士达（002518.SZ）、四方股份（601126.SH）、云路股份（688190.SH）、京泉华（002885.SZ）、科陆电子（002121.SZ）、新特电气（301120.SZ）、顺钠股份（000533.SZ）。

◼有别于大众的认识：1）市场预期SST主要是在电力系统或新能源场景的升级替代，我们认为随AI发展加速推进的数据中心的建设是SST大规模商业化的核心推动力；2）市场预期SST将稳步替代传统供电系统，我们认为随着数据中心能耗迅速提升，光伏和储能等新能源的利用会快速增加，具有绿电直连优势的SST系统渗透率会快速提升。

◼风险提示：1）市场竞争加剧及毛利率下降的风险；2）国际贸易环境变化的风险；3）AI产业发展趋势不及预期。

          正文

1.  趋势：数据中心能耗和功率高，SST产业趋势凸显

1.1 背景：AI市场规模高速增长，数据中心是核心基础设施

  全球人工智能市场规模高速增长，预计2034年市场规模达到3.68万亿美元。据Precedence Research统计，2024 年全球人工智能（AI）市场规模为6382.3亿美元，2025年规模约为0.76万亿美元，预计到2034年达到约3.68万亿美元。2025年至2034年期间，该市场将以19.20%的CAGR持续扩张。分区域看，2024年美国AI市场规模为0.15万亿美元，预计到2034年将达0.85万亿美元，期间CAGR为19.33%；亚太地区将成为增长最快的AI市场，2025-2034年CAGR预计达19.8%。

    数据中心是AI的核心基础设施，电力是重要保障。为高效、安全存储和处理海量数据而设计的设施。随着云计算与人工智能兴起，其重要性持续提升，已成为支撑全球数字化转型的核心基础设施。现代数据中心核心包含服务器、存储系统、网络设备等关键计算硬件，同时配备提供电力、冷却及安防保障的专用辅助基础设施。

1.2 数据中心困境：高能耗+高功率+集中分布+电费高

 高能耗：1）2017年左右，数据中心耗电量大幅提升，其核心驱动因素包括云计算发展以及人工智能的崛起。据IEA统计，2024年全球数据中心电力需求为415TWh，约占全球总用电量的1.5%。2030年全球数据中心电力需求将达945TWh，大致与目前整个日本的年用电量相当；2）AIDC在数据中心总能耗占比迅速提升。AIDC是数据中心在AI需求下的升级，数据中心是通用基础，AIDC是针对性优化的智能算力载体。据IDC数据，2024年AIDC的IT能耗（含服务器、存储系统和网络）达到55.1TWh，2025年将增至77.7TWh，2027年将增长至146.2TWh，2022-2027年CAGR约为44.8%，五年间实现约六倍增长。2022年AIDC在全球所有数据中心的能耗占比为7.6%，至2027年该比例将提升至18.0%。

 高功率：1）英伟达机架功率接近指数级增长。英伟达Rubin Ultra GPU机架的功率已接近网页服务器的100倍，且正以近乎指数级的速度增长，随着GPU的迭代升级，每一代GPU的热设计功耗通常会逐步提升20%，这导致单台服务器的功耗需求随时间不断增加，机架性能的提升与功率密度紧密绑定；2）全球数据中心大功率密度机架占比逐渐提升。据Uptime Institute统计，2024年数据中心机架功率密度在15kW以上区间同比均出现增长，部分机架功率密度甚至达到100kW以上。这种变化很大程度上要归因于2022-2023年初新型高性能处理器的推出，随着高功率GPU大量出货并在各类应用中安装部署，机架功率将持续攀升。高功率需求对供电系统的能效提出更高要求。

 集中分布：1）数据中心呈现集中分布态势。当前数据中心总数量约为11064座，截至2025 年11月，美国数据中心数量位居全球各国之首，为4165座；英国的数据中心数量次之，为499座；德国则有487个；中国大陆拥有381座，处于第四位。在这些地区，数据中心电力需求占比格外高，美国已有6个州的数据中心耗电量占当地电力供应的比例超过10%，其中弗吉尼亚州以25%的占比位居首位。数据中心的集中分布对持续高效的电能供应提出了更高要求；2）超大型数据中心数量增速高。数据中心分为企业数据中心、托管与服务商数据中心以及超大规模数据中心。超大规模数据中心采用可扩展、高能效的基础设施，支撑云计算、网络托管服务，通常由亚马逊、谷歌、Meta、微软等大型科技企业运营，其市场占比增长迅速，已从2010年约10%提升至目前的37%。据Synergy Research预测，超大规模数据中心总容量将在不到四年内再次翻倍，未来每年将新增约130座超大规模数据中心。

电力系统和电费成本高。1）数据中心的建设成本为700-1200万美元/MW（已投运IT负载）。以美国弗吉尼亚州北部区域为例，建造一座总面积70万平方英尺、IT负载60MW的数据中心，不包含ICT设备其建设总成本将在4.2-7.7亿美元之间，其中电力系统占比40%以上；2）数据中心运营过程中电费占比高。数据中心运营的主要费用来源于电费、宽带、人工以及租金等，其中电费是运营成本中最重要的部分，占总成本比重超过50%。

1.3 数据中心供电趋势：高压直流+绿电

 趋势：数据中心能耗和功率提升推动数据中心供电架构革新，其集中分布态势将进一步加剧供电系统压力，为适应数据中心高功率需求并降低电能损耗、节省成本，高压直流供电和绿电直连将成为主流方向。

 高压直流：超过输电临界距离时，高压直流输电相比于交流输电经济性更高，在线路损耗、设备成本等方面的优势逐渐显现，能够显著降低输电成本。

   绿电：从”保障供电安全“到“极致能效与碳中和”的目标升级，绿色全直流阶段是发展趋势，该阶段全直流微电网成为主流，深度融合可再生能源（光伏/储能）。

1.4 SST特点：新型功率器件+中高频变压器，SST供电实现高效+高集成

 概念：相比于工频UPS，SST用新型SiC或GaN取代硅基功率器件，中高频变压器取代低频变压器。工频UPS的元件主要是硅基功率器件以及基于铁芯和铜绕组的低频变压器；固态变压器（SST）也称为电力电子变压器，主要由新型功率器件和采用中高频电磁耦合技术的中高频变压器构成，中高频变压器能够通过提升频率减少磁芯体积和线圈用量。

 功率器件决定SST 的效率与功率密度，SiC和GaN应用逐渐广泛。目前国内SST大多采用IGBT模块作为核心功率器件，但在追求更高能效和功率密度的领域，逐步被宽禁带、高热导率、以及高击穿电压的SiC取代。SiC属于第三代半导体，适用于高压、高频以及高效率的应用场景，在快速开关和高温条件的应用中表现更佳。GaN相比于SiC具有更高的电子迁移率，开关速度更快，适用于高频场景。因此，SiC更适用于高压高功率场景，GaN更适用于高频、体积敏感场景。

  高频变压器实现电气隔离与电压变换，非晶合金和纳米晶是磁芯关键。高频变压器是SST缩小体积的关键，其设计要解决高频损耗、局部放电与热管理方面的技术难点，需要优化磁芯材料选型、绕组结构和散热方案的设计。当前仍存在技术难点，以纳米晶合金为例，其具有较高电导率，而高频漏磁通垂直通过其表面带材时，会感应出强涡流，进而引发热问题，对变压器及系统运行造成不利影响。

SST分类：三级拓扑结构因功能多样成为主流。1）按电能变换环节数量SST可以分为四种类型，包括三级型、四级-I型、四级-II型和五级型。2）按电力电子变换过程中有无直流环节可分为单级拓扑、双级拓扑和三级拓扑。单级拓扑直接AC/AC变换，双级拓扑中/高频变压器仅一侧含直流环节，三级拓扑中/高频变压器两侧均含直流环节，实现两侧解耦控制、提供多种交直流端口供可再生能源等接入。

 三级拓扑结构可分为高压输入级、中间隔离级和低压输出级。1）输入级：通过AC/DC变换器直连交流配电网，将交流电整流成直流电，由于Si基IGBT耐压有限，常采用级联H桥（CHB）等多功率模块串联结构，应用高压SiC器件可简化电路；2）中间隔离级：采用DC/DC变换器连接高低压两侧直流环节，输入级直流电-高频交流电-直流电，其间由高频变压器（HFT）进行电压变换，通过高频化以缩小体积，是影响SST效率及功率密度的关键；3）低压输出级：为DC/AC变换器，连接中间级直流环节和负荷或低压有源电网，通常采用两电平逆变器并联结构。

数据中心供电系统：包括交流不间断电源（UPS），高压直流（HVDC），巴拿马电源和SST系统四种方式，UPS和早期HVDC主要采用工频变压器，巴拿马电源采用移相变压器，SST采用高频变压器，SST由于其高效高集成度以及绿电直连优势成为发展方向。

SST具有高效高集成度以及便于绿电直连的特点。1）高效率：对比传统UPS，SST系统的全链路效率可明显提升，对于负载率为90%的2.5MW的系统，能够省电约59万度/年；2）高集成：SST直接将AC10kV转换为DC800V，通过直流母线传输至服务器电源架，再通过一级DC/DC变换即可转换为DC48V，避免多数中间步骤，从中压变压器到列头柜，SST系统占地面积不足传统UPS的50%，且重量更轻；3）绿电直连：SST以DC800V输出，该电压便于与分布式光伏、储能等源网荷储设备进行直流侧并网，SST系统能够避免部分转换调整环节，简单可靠，降低成本。

1.5 SST应用场景：数据中心供电是SST最主要应用场景

 数据中心供电是SST最主要应用场景。SST适配多种场景需求，包括铁路牵引、数据中心、智能电网和汽车充电站等，其中数据中心应用占比达40%。铁路领域，牵引变压器是机车牵引电传动系统核心，车载式需满足体积小、重量轻的要求；数据中心应用SST可压缩占地、提升效率、降低能耗，中国西电贵安数据中心项目为代表；智能电网领域，SST能提高光伏等新能源消纳效率，为光能源白云电气科技大厦相关项目已落地；汽车充电站场景，SST适配新能源车快充升级与设施降本需求，为光能源中石油昆山开发区供电所充电站提供了高效方案。

2.  成本和格局：功率器件和高频变压器成本高，海外企业产能主导

2.1 成本：SST材料成本中功率器件和高频变压器为主

  SST的材料成本主要集中在功率器件和高频变压器。采用IGBT的SST原型机成本结构为：15kV绝缘栅双极晶体管（IGBT）及驱动器占32%、高频变压器占16%、直流电容器占16%、散热器与风扇占9%、控制板占8%、智能功率模块（IPM）及驱动器占7%、滤波电感器占5%、传感器占4%、辅助电源占1%、其他部件占2%。其中，高压功率器件、高频变压器和直流电容器是成本的主要构成部分。据估算，一台20kVA、7.2kV-120V的SST生产成本约为1000-2000美元，其市场售价还会更高。而一台单相25kVA、7.2kV -120/240V的传统变压器，市场售价约1500美元。

2.2 格局：海外厂商为主，国内企业份额逐渐提升

  供配电系统产品：2025 年，中国智算中心供配电设备市场国产品牌份额明显上升，行业客户对国产设备的信任度不断提升。中国智算中心供配电新产品和技术慢于北美市场，但发展前景较好。中国具有全球领先的电网系统、且新能源充足，具备超大规模智算中心的能源供应基础条件。国产品牌在智算中心供配电创新器件、电路拓扑、产品和方案、产业链聚合等具备冲击国际第一梯队的潜力。

SST系统集成：凭借技术领先、品牌优势以及与下游数据中心领先企业的长期合作关系，国际巨头在SST产业化进程中处于领跑位置。维谛、伊顿、台达、ABB、西门子、施耐德等是中游SST制造的核心企业，将上游的功率半导体、高频变压器等零部件集成为完整的SST产品：维谛正与英伟达合作开发800VHVDC解决方案，并计划在2026年推出支持英伟达的计算平台；伊顿收购Resilient Power Systems公司，核心技术得到强化，并与世纪互联合作开发SST能源路由器；台达在SST领域布局深入，推出了采用SiC器件的SST产品。据普华有策统计，台达、伊顿、维谛等跨国企业合计市场份额超过60%。

  功率器件：1）SiC：产能分布以海外厂商为主，其中意法半导体、安森美和英飞凌产能较高；2）GaN：2024年市场份额最高的是英诺赛科（30%），其次是纳微半导体（17%）。

国内厂商正通过零部件供应和整机突破实现差异化突围。斯达半导、东微半导、三安光电等开发SiC功率半导体；安泰科技、京泉华、云路股份、铭普光磁等开发纳米晶/非晶磁性元件；德邦科技、飞荣达等开发散热材料；新特电气、京泉华、可立克等开发高频变压器。金盘科技、四方股份等国内企业正通过自主研发或合作，研发整机，开发完整的SST解决方案，瞄准国内市场和特定应用，以期在国内市场和海外市场取得突破。未来竞争将聚焦于提供包括SST、HVDC、储能、冷却等在内的一体化解决方案。与下游应用深度协同，快速响应客户需求的厂商将获得先机。

2.3 产业链：上中游涵盖材料和系统集成，下游应用广泛

上游材料与零部件制造：SST产业链上游主要包括电力电子器件、断路器、高频变压器、结构件与散热系统、控制系统和机柜等核心零部件及相关材料供应商，包括SiC半导体器件材料，铁氧体和非晶合金等磁芯材料，机柜等材料供应商。中游系统集成：中游是SST制造企业，负责生产、集成零部件，制造完整SST产品，主要由维谛、伊顿、台达、ABB、西门子、通用电气等海外企业主导，以新特电气、金盘科技等为代表的中国企业正加快追赶。下游产品应用：SST的应用广泛，包括数据中心、智能电网、电动汽车充电基础设施、铁路牵引等领域。

3.  需求测算：数据中心建设驱动，SST市场空间广阔

数据中心建设和SST渗透率驱动，SST市场空间广阔。据IEA数据，2024年全球数据中心新增装机量约14GW，我们预计2027年新增装机量达到32GW，SST渗透率逐步提升，2027年全球数据中心SST需求的价值量达到约115亿元。

4. 投资建议 

4.1 投资建议 

 1）SiC和GaN功率器件逐渐渗透且成本占比高：功率器件决定SST 的效率与功率密度，SiC和GaN应用逐渐广泛，意法半导体、安森美和英诺赛科等将受益；2）非晶合金和纳米晶磁芯是高频变压器的关键材料：高频变压器实现电气隔离与电压变换，非晶合金和纳米晶是减小体积和降低功耗的关键，特变电工等变压器厂商和云路股份、可立克等磁性材料厂商将收益；3）AIDC建设推动SST需求增长：数据中心是AI的核心基础设施，电力是重要保障，2024年全球数据中心新增装机量约14GW，预计将保持高速增长，其能耗和功率问题促使SST渗透率提升，麦格米特、金盘科技、四方股份等将受益；4）建议关注：麦格米特（002851.SZ）、金盘科技（688676.SH）、横店东磁（002056.SZ）、中恒电气（002364.SZ）、伊戈尔（002922.SZ）、思源电气（002028.SZ）、科华数据（002335.SZ）、特锐德（300001.SZ）、科士达（002518.SZ）、四方股份（601126.SH）、云路股份（688190.SH）、京泉华（002885.SZ）、科陆电子（002121.SZ）、新特电气（301120.SZ）、顺钠股份（000533.SZ）。

4.2 SST行业相关公司估值表 

1）市场竞争加剧及毛利率下降的风险：随着大量新企业的进入以及现有竞争者在产业链上的布局与整合，SST行业内的公司之间竞争有可能逐渐加剧，存在价格下降导致毛利率降低的风险，原材料市场价格的变化是影响相关企业利润的重要因素，原材料价格波动将会一定程度上影响相关企业的毛利率；

2）国际贸易环境变化的风险：国际局势正发生着巨大变化，给相关企业上下游产业链的供给和需求都带来一定的不确定性，对商业信心和对外投资产生不利影响，如果相关企业不能有效应对，会对相关企业业绩表现产生不利影响；

3）AI产业发展趋势不及预期：若AI产业发展增速放缓，AI训练及推理需求增速或将显著放缓，影响数据中心建设和电源需求。

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