AI能源系列之一：AIDC賦予電氣設備新機遇

智算需求推動數據中心機架向高功率發展，AIDC電氣基礎設施迎機遇。智算中心機架高密度對電力供應容量、配電設備面積佔比、電能利用率、服務器電源功率、散熱效率提出更高的要求，帶動數據中心配套的電氣基礎設施如HVDC/UPS、PSU、BBU/超級電容、鉛酸蓄電池、變壓器等環節相應升級。此外從供電架構上看，未來隨着大功率服務器佔比提升，高壓直流供電方案佔比逐步提升，柔性直流供電有望開啟滲透。

 摘 要 

智算需求推動數據中心機架向高功率發展，AIDC電氣基礎設施迎機遇。根據維諦《智算中心基礎設施演進白皮書》統計，目前國內單機架功耗從通算中心（傳統數據中心）的4-6kW向智算中心（AIDC）的20-40kW邁進，未來有望逐步提升至40-120kW甚至更高，智算中心機架呈現高功率密度趨勢。智算中心機架高密度對電力供應容量、配電設備面積佔比、電能利用率、服務器電源功率、散熱效率提出更高的要求，帶動數據中心配套的電氣基礎設施如HVDC/UPS、PSU、BBU/超級電容、鉛酸蓄電池、變壓器等環節相應升級。此外從供電架構上看，未來隨着大功率服務器佔比提升，高壓直流供電方案佔比逐步提升，柔性直流供電有望開啟滲透。

變壓器：低能耗、高安全性為AIDC變壓器基本要求，乾式變壓器、移相變壓器需求有望結構性提升。根據格物致勝數據，預計2023-2028年變壓器複合增速4.8%。據我們測算，2025-2027年數據中心領域變壓器市場空間100.7/154.4/208.5億元，同比增長183%/53%/35%，進入頭部雲廠商白名單並批量供貨的企業有望受益。

HVDC/UPS：高密度機架帶動單櫃負載倍數級增長，HVDC滲透率加速+三代產品測試，HVDC有望量價齊升。HVDC相較於UPS具備高轉換效率、空間優化、可靠性高、靈活可擴展等優勢，滲透率有望隨智算中心建設逐步提升。此外隨着三代產品測試，HVDC有望量價齊升，HVDC競爭格局優於UPS，頭部企業有望快速增長。

PSU：供給格局迎變革，重視國產廠商市佔率提升機遇。AI服務器功率驟增帶動PSU向高密度、高效率發展，以英偉達NVL72機架為例，根據微軟實物圖判斷PSU配備存在120%冗余配置以保障峰值功率，配備數量超預期拉動PSU需求中樞上移，大功率PSU價格亦有向上彈性。目前臺企佔據服務器電源行業主要市場份額，大陸企業麥格米特是目前中國大陸唯一與英偉達進行服務器電源合作的企業。

BBU&超級電容：供電安全性大於成本敏感性，有望從可選走向必選。目前英偉達GB200 GPU的NVL72中BBU與超級電容價值量佔比小但作用關鍵，解決算力響應瞬間的尖峰問題+極短時間備電。未來隨GB300及更高功率機架推出，服務器內部電壓波動加劇，BBU有望從選配轉向標配，實現滲透率快速提升。

鉛酸電池：擴產受限+下游客户認證周期較長，供需錯配下產能緊平衡延續，漲價周期有望開啟。近年來環保要求趨嚴下行業逐步淘汰落后產能、嚴控新增產能，數據中心需求快速釋放下供需錯配矛盾凸顯，此外下游客户白名單認證周期較長+產能切換存在迟滯，產能緊平衡延續，漲價周期有望開啟。

市場空間與行業增速：我們測算2025-2027年全球智算中心新增功率15/24/32GW，同比增長183%/53%/35%，基於對AIDC電氣設備產業鏈詳細拆分，我們測算各環節2024-2030年複合增速排序為HVDC>PSU>鉛酸蓄電池>變壓器，對應各環節複合增速97.8%/80.3%/51.0%/50.1%，2025年市場空間約22.3/290.4/81.0/80.6億元。

風險提示

AI應用發展不及預期；下游AIDC資本開支波動；供應鏈價格波動；國產廠商份額拓展不及預期。

 正 文 

一、AIDC拉動電氣設備新機遇

（一）智算中心高功率推動電氣基礎設施迭代升級

智算需求提升推動數據中心機架向高功率化發展。智算訓練需要建立高度集中化的GPU集羣，而智算中心GPU芯片的算力在不斷提升。根據維諦《智算中心基礎設施演進白皮書》統計，目前國內單機架功耗從通算中心（傳統數據中心）的4-6kW的逐漸增加至智算中心（AIDC）的20-40kW，未來逐步發展至40-120kW甚至還要更高，智算中心機架呈現高密度化趨勢。以英偉達為例，DGX架構8卡GPU H100服務器額定功耗為10.2kW，安裝4台服務器的風冷機架功耗為42kW，新一代的GB200架構中NVL36機架功率密度為72kW，NVL72液冷機架功率密度進一步提高至120kW，機架高功率帶動數據中心配套的電氣基礎設施相應升級。

AIDC高功率密度帶動電氣基礎設施迭代升級，以滿足智算中心更高需求。隨着智算中心對電力消耗需求的不斷增長，智算中心對電力供應容量、配電設備面積佔比、電能利用率、服務器電源功率、散熱效率提出更高的要求。

（1）電力供應容量：以某大廠傳統數據中心一棟數據機房樓為例，約2萬台服務器，1020多臺機櫃，單機櫃功耗在12kW以上，組成IT總容量約12.9MW，其電力容量大概在20MVA左右，通常由市政公共變電站引來四路10kV電源，對區域電網的整體壓力較小。在智算中心時代，園區用電規模普遍在百MW以上，甚至達300-500MW，需要接入110kV或220kV更高等級電網。因此，相較於通算中心，智算中心的拓展瓶頸已從可安裝的機櫃數量的物理空間問題，轉變為電力供應上限，智算中心園區的算力容量上限不再是芯片算力的上限，而是發電廠和電網容量的上限。

（2）配電設備面積佔比：根據維諦根據通算中心的建設規劃與經驗，單機櫃功耗在2.5kW-5kW/8kW/16kW的情況下，供配電系統佔地面積分別為IT設備的1/4、1/2、1，故隨着智算中心功率密度的提升，變配電設備佔地面積隨之增大，需要優化供配電系統設計以減少佔地面積。

（3）電能利用率/能源利用效率（PUE）：在通算中心時代，為追求數據中心運營環境的極高可用性，2N配電架構為最常見的供電設計方案，但隨着智算中心對算力需求、成本效益與空間效率的不斷提升，供電效率低成為傳統2N架構面臨的主要問題，故簡化配電架構設計以提升系統利用率、降低佔地面積、最大程度地提升算力成為智算中心趨勢，HVDC替代UPS趨勢明確。此外能源利用效率（PUE）同樣為數據中心重要考覈指標，PUE降低意味着用更少的電力完成更多的任務，也意味着相同的規模可以用更少的能源實現，隨着智算中心規模的不斷提升對PUE提出更高要求。

（4）服務器電源：AI服務器電源在使用中需要插入標準機架中，隨着服務器機架功率提升，電源功率密度要求大幅提升。根據Navitas的數據，2023-2025年AC/DC電源的功率密度有望達到100W/立方英寸，遠期有望達到180W/立方英寸。

（5）散熱效率：通算中心功率密度較低，散熱需求較小，常規風冷即可以實現散熱。智算中心功率密度大幅提升，動態負載導致散熱效率難以快速響應散熱需求，冷板級散熱有望成為主流，相變級液冷有望代替單相液冷。

（二）智算中心供電架構向高壓直流與柔性直流發展

目前數據中心主流供電方案包括交流UPS供電、高壓直流供電、中壓直供集成式供電和柔性直流供電四大類。數據中心供電架構指數據中心供電系統所採用的供配電模式，現有的供電方案包括：交流UPS供電架構、高壓直流供電架構、中壓直供集成式供電架構和柔性直流輸電架構，每種架構根據不同的應用場合包含不同的配置方式。早期數據中心供配電採用交流UPS供電方案，常用N+1、2N等供電架構，但系統複雜、效率低，難以滿足智算中心高功率需求。隨着數據中心以通信行業為主導，2007年開始探索高壓直流供電方案，在投資成本、系統效率、佔地空間等方面，較交流UPS具有更大的優勢，已得到較大規模的推廣和應用。隨着互聯網公司數據中心的崛起，以巴拿馬方案為代表的中壓直供集成式供電架構實現更加簡潔的系統架構，整體系統效率增至97.5%，但其應用時間較短。而柔性直流輸電相較於高壓直流在運行性能上又具備顯著優勢，同時兼容光儲等新能源項目，但受限於技術水平，亦尚未在數據中心大規模應用。

高壓直流佔比逐步提升，柔性直流供電有望開啟滲透。四類數據中心供電架構各有優劣，其中交流UPS發展最成熟、輸出電能質量高、無轉換時間，為主要供電方案，但其仍存在供電效率較低、電能損失較大，結構複雜，可靠性低於其他供電路線。由通信行業主導的高壓直流供電架構減少逆變環節，電能損耗低，供電可靠性高，且直流系統有利於新能源的接入，但因其不存在電壓「零點」，對配電開關滅弧性能要求高、換流設備成本較高。根據臺達測算，由互聯網行業主導的中壓直供集成式供電架構通過模塊化設計將各環節集成，佔地面積減少50%，設備和工程施工量節省40%，其難點在於使用的移相變壓器較傳統變壓器成本更高，技術成熟度低於主流方案。柔性直流輸電架構方案較為新穎，2018年12月新投運的世界首個柔性變電站張北阿里巴巴數據港，項目結合光伏電閘、儲能系統、DC/DC變換器、柔性變電站和DC/AC雙向變流器等部分，通過就地消納光伏發電實現100%清潔能源供電。2025年1月，國家發改委等多部門聯合印發《國家數據基礎設施建設指引》提出以算力需求支撐新能源消納，未來隨着數據中心新能源配套佔比提升，柔性直流供電有望開啟滲透。

二、從三級供電與三級備電看AIDC電氣設備核心環節

三級供電與三級備電支撐數據中心高效運行。目前典型AIDC電氣設備架構包含三級供電與三級備電。

三級供電：AC/AC—AC/DC—DC/DC

（1）AC/AC：交流轉交流降壓，對應降壓變壓器環節。常規數據中心引入多路10kV市電即可，配置10kV/400V降壓變，而大型數據中心園區需接入110kV電網，額外配置110kV/10kV降壓變，再由10kV/400V降壓變將電壓降至400V交流電供UPS/HVDC使用。

（2）AC/DC：交流轉直流降壓，對應服務器電源（PSU）環節。針對UPS路線，由AC/DC電源將電網240V交流電轉換為服務器工作所需的50V直流電。針對HVDC路線，由DC/DC電源將400V/800V直流降壓至50V直流電。目前主要PSU均兼容兩種技術路線，僅需在設計時保留AC-DC轉換功能即可。

（3）DC/DC：直流轉直流降壓，對應服務器內部變壓器環節。將50V直流電進一步降壓至芯片及其他器件的工作電壓，如0.8V、1.3V。

三級備電：柴油發電機—UPS/HVDC—BBU/超級電容

（1）柴油發電機：提供長時間備電保障。作為數據中心不可或缺的后備應急電源，柴發用於在市電恢復前為服務器正常運行提供電力保障。

（2）UPS/HVDC：保障電能供應短期穩定性。UPS即不間斷電源，作為電路的一部分，主要由整流AC-DC、逆變DC-AC和靜態旁路3部分電路組成，DC母線上掛接蓄電池，UPS系統輸出交流電，用於市電電源中斷、發電機電源啟動前確保所帶負載可以正常供電。HVDC即高壓直流供電，相較UPS減少逆變DC-AC環節，輸出240V/400V直流電，轉換效率更高，有望成為智算中心標配。

（3）BBU/超級電容：保障極小時間內電能穩定性。電池備份單元（BBU）是集成在機架中的含功率模塊、鋰電池的小容量備電設備，主要作用在當主電源中斷或不足時，能夠迅速接管供電，確保系統有足夠的時間保存重要數據，並將操作轉移到其他服務器，從而保護數據中心內的數據安全，提升系統的穩定性和可靠性。超級電容與BBU作用相似，還可以抑制電壓波動，穩定DC/DC電源模塊電壓。

（一）變壓器：支撐數據中心電力需求基礎，移相變需求提升

低能耗、高安全性是智算中心變壓器的基本要求，乾式變壓器、移相變壓器需求有望結構性提升。變壓器是支撐數據中心三級供電AC/AC環節的關鍵組件，主要功能是將電網輸入的高壓交流電降壓為適合數據中心內部設備使用的低壓交流電。一方面，PUE作為衡量數據中心能效的關鍵指標，需要變壓器保持更高效率；另一方面，相較於傳統數據中心，智算中心的電流更大，對安全性提出了更高的要求，目前智算中心主要使用乾式變壓器，相比於油浸式變壓器安全性更高，並且體積小、結構簡單、易於維護。目前，數據中心主要採用2N的備電架構，根據《數據中心設計規範》，10kV級別變壓器容量至少為服務器額定功率的2.4倍（考慮UPS 20%的冗余配置），未來隨着數據中心向高功率發展，10kV市電難以滿足電力需求，數據中心需要引入110kV更高電壓等級電網，進一步提高變壓器需求。此外隨着HVDC滲透率提升，移相變壓器需求有望提升。

變壓器市場增長穩健，但行業集中度較低。根據格物致勝數據，預計2024年全球變壓器市場規模約2781億元，同比增長4.5%，預計2023-2028年複合增速達4.8%。2023年中國乾式變壓器市場規模約135億元，其中數據中心領域需求約8.6億元，儘管佔比較小，但隨數據中心建設提速該細分領域市場規模有望快速增長。從格局看，中國配電變壓器行業企業居多，國內干變領域收入規模在10-20億元級別企業主要為金盤科技、順特電氣與特變電工，5-10億元級別企業主要為西門子、江蘇華鵬、日立能源、施耐德等，國內數據中心領域變壓器企業主要包括金盤科技、伊戈爾等。

（二）HVDC/UPS：高功率帶動負載倍數級增長，HVDC滲透率加速 

傳統UPS技術成熟，滲透率較高，SiC替代傳統開關器件轉換效率可超97%。UPS即不間斷電源，主要功能是在市電中斷時提供臨時電力，以保持數據中心的設備運行，通常由變流器、逆變器、電池和控制電路組成。當市電正常時，UPS將交流電轉換為直流電（AC轉DC），儲存在電池中，並同時為負載提供穩定的交流電（DC轉AC）；當檢測到市電中斷，UPS會立即切換到電池供電模式，通過逆變器將直流電轉換回交流電，以維持負載的電力供應。

早期數據中心供配電多采用UPS方案，經過AC/DC-DC/AC兩級電能變換為服務器電源提供穩定電能，技術方案成熟。為解決可靠性問題，常用N+1、2N、DR、RR等供電架構，但冗余環節多、系統複雜、效率低，整體系統效率約94.7%。根據維諦測算，若UPS採用SIC器件替代傳統開關器件，運行效率可提升至97.5%以上。

大功率、高密度為UPS發展趨勢，技術層面亦面臨挑戰。目前通算中心（傳統數據中心）主流UPS容量為400/500/600kVA，隨着智算中心IT系統功率的快速提升，考慮到UPS並機臺數限制，現有600kVA UPS主機難以適配更大並機系統容量。預計未來：①UPS單機容量由600kVA提升至1MVA及1.2MVA；②UPS單機密度提高，佔地面積縮小，改善供配電設備佔比。大功率、高密度面臨安全性與穩定性雙重考驗。

智算中心末端電壓等級提升直流設備佔比提升，HVDC相較於UPS優勢突出有望加速滲透。HVDC即高壓直流供電系統，作用與UPS相同，但結構上簡化DC/AC、AC/DC變換過程，轉換效率高於UPS，且電池直掛直流母線提高可靠性（如圖7）。隨着智算中心單機架功率密度的提升，供電系統向更高電壓等級（避免電流過大造成的熱損失）、全直流系統（IT服務器、電池、光儲充設備、直流照明等比重提升）演進，HVDC滲透率有望提速。具體來看，HVDC優勢主要體現在如下方面：

1. 效率提高：HVDC系統取消逆變環節（DC轉AC），同時在服務器電源取消AC轉DC環節，功率器件減少、能量損耗降低，用電效率高於UPS，在低負載的情況下優勢更為明顯。

2. 空間優化：一方面，HVDC中功率器件減少，在提供相同功率前提下可節省約25%的佔地面積，為服務器提供更多空間；另一方面，由於智算服務器之間連接光纜已經佔用機架過多走線空間，更高電壓應用可以減少電源線佔用的空間，帶動潛在性能提升併成本節約。

3. 可靠性提高：高壓直流系統電池直接與整流器輸出母線掛接，並聯輸出給負載，停電時蓄電池的電能可直接供給負載，可靠性更高。且直流供電系統各個直流模塊之間不存在相位、頻率同步等問題，系統結構簡單。

4. 靈活可擴展：HVDC模塊化設計使得后期擴容便利性提高，用電方式更加靈活，而UPS即使採用模塊化設計也需考慮並機問題，擴展和維護難度相對較高。

HVDC主要用於電信與互聯網等具備大規模算力需求的行業。國內採用HVDC供電方案的下游領域主要包括：①電信行業：三大運營商（中國移動、中國聯通、中國電信）；②互聯網行業：以百度、阿里、騰訊數據中心為主，通常採用市電+HVDC雙路供電架構。輸出直流電壓為240V、336V，其中240V為國內標準主流，而海外市場多以800V為主，對輸出直流電壓要求高於國內。

HVDC向三代機升級，輸出直流電壓提升至400V/800V以響應服務器高功率需求。目前HVDC已經歷兩代升級，一代HVDC通過優化電路設計使得整體系統效率達到95.2%，與UPS基本持平，輸出直流電壓達240V。而隨着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，2016年臺達協助阿里開發「巴拿馬電源方案」，即二代HVDC，通過將變壓器、開關櫃、HVDC、配電櫃集成在一套系統中，提供更加簡潔的系統架構，系統效率提升至97.5%，與SiC器件的UPS效率持平，輸出直流電壓保持240V。未來，三代HVDC有望提供輸出直流電壓達400V/800V的HVDC，以響應智算中心高功率需求，HVDC有望迎來滲透率與價格雙提升。

參考巴拿馬電源供電系統，HVDC在整體投資、能效、安全性方面優勢明顯，有望成為高功率密度智算中心標配。根據臺達公眾號對巴拿馬電源與UPS、一代HVDC方案的對比可以看出，二代HVDC在整體投資、能效、佔地面積、建設周期、安全性等方面優勢明顯。根據臺達測算，一個  2. 4MW的供配電系統，效率每提升1pct，每年可節省21萬度電，進一步提高數據中心PUE。截至2024年8月，臺達銷售的巴拿馬電源在線運行數量超500套，已在國內互聯網企業如阿里巴巴、騰訊、百度，及運營商如中國移動、中國電信等眾多數據中心企業廣泛應用。

HVDC競爭格局優於UPS，頭部企業有望快速增長。根據賽迪顧問預測，2024年中國UPS市場規模約106億元，同比增長9.0%，預計2025-2026年依舊保持約9%增速，市場規模穩增。2023年華為數字能源、科華數據、維諦技術在UPS領域保持前三的市場地位，CR3佔比超40%。相比之下，HVDC市場空間僅約為UPS的約1/8（詳細測算見表6），生產企業較少，競爭格局優於UPS，預計隨着三代HVDC的推進，行業格局有望向頭部企業靠攏。

（三）PSU：供給格局迎變革，重視國產廠商市佔率提升機遇

PSU通過二級降壓，支撐服務器內部電能需求。PSU（Power Supply Unit）即電源供應單元，主要用於將電網提供的電能轉換為服務器、網絡設備、存儲設備所需的電能。PSU主要功能包括：①電能轉換：將UPS提供的240V/336V高電壓交流電（AC）或HVDC提供的高壓直流電（DC）轉換為設備所需的50V低壓直流電（DC）。②穩定電流：確保設備獲得穩定的電流和電壓，防止設備損壞或性能下降。③過載保護：如過載保護（OCP）、過熱保護（OTP）和過壓保護（OVP），以防止設備過載損壞。

機架高功率推動服務器電源的快速迭代。根據維諦技術統計，智算服務器通常由8卡GPU或NPU模組構成，每台服務器功耗在5-10kW，進一步由服務器組成整體機架時，機架的功率密度將達到40kW以上。以英偉達為例，DGX架構8卡GPU H100服務器額定功耗為10.2kW，安裝4台服務器的風冷機架功耗為42kW。新一代的GB200架構中，2卡GPU GB200服務器額定功耗為2.7kW，NVL36機架功率密度為72kW，NVL72液冷機架功率密度達到120kW。未來隨着英偉達Blackwell Ultra和Rubin平臺新一代GPU的推出，單機架功率有望達到250-500kW，峰值功率有望突破MW級別，AI機架與AI服務器高功率推動服務器電源的快速迭代。

AI服務器功率驟增帶動PSU向高功率密度、高效率方向發展。近年來頭部電源廠商分別推出基於碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件的PSU產品，以支撐PSU功率從800W快速提升至5.5kW，並逐步向8kW/12kW邁進。同時日益緊湊的尺寸限制亦推動PSU向高功率密度演變。以臺達電源向英偉達供應的Power Shelf為例，1組Power Shelf由6個3.3kW的PSU+1個PMU組成，合計功率達33kW。以英飛凌AI數據中心PSU解決方案路線進展為例，目前主流的3.3kW PSU通過使用SiC和GaN等功率器件，轉換效率達97.5%，功率密度達95W/in3，相較於上一代3kW PSU的32 W/in3大幅提升。英飛凌預計即將推出8kW、12kW的PSU，支持300kW以上的AI機架電源需求，功率密度突破100W/in3，進一步滿足AI服務器高功率需求，支撐系統規模經濟並節省運營商成本。

以英偉達NVL72機架為例，PSU存在65%冗余配置以保障峰值功率。NVL72主要由B200 GPU、GB200 GPU、GB200計算托盤分級搭建而成，作為目前英偉達性能最強大的超級芯片GB200 GPU，其構成由2顆B200 GPU與1顆Grace CPU進行組合，通過900GB/s（雙向）的超低功耗NVLink連接而成。B200 GPU單顆芯片的功耗1kW，GB200功耗達到2.7W。2顆GB200通過NVLink互聯形成1個GB200計算托盤，再由18個GB200計算托盤與9個NVLink交換機、6-8個Power Shelf共同構成，整體包含72顆B200 GPU與36顆Grace CPU，共同提供強大的計算能力。英偉達公佈NVL72機架恆定功率約120kW（芯片功耗97.2kW），根據其產品示意圖配置的6組Power Shelf合計功率198kW，PSU冗余度達到65%。

英偉達NVL72 PSU配備數量超預期，PSU需求中樞上移。基於服務器的可靠性與節能目的，①負載50%左右電源效率最高；②當一個或多個PSU出現故障時其他PSU可以正常供電；③為在瞬時過載時能夠提供額定功率，機架的PSU配置一般存在冗余，如前所示英偉達發佈會公佈的架構中PSU冗余度達到65%。2025年1月，微軟CEO薩提亞·納德拉公佈NVL72實拍圖，相較於英偉達此前發佈會的6組Power Shelf架構，機櫃內增加2組Power Shelf至8組，PSU功率從198kW提升至264kW，冗余度達到120%。此外，CDU中亦配備2組Power Shelf+2組BBU，PSU需求中樞上移。

台企佔據服務器電源行業主要市場份額，大陸企業卡位供應鏈快速崛起。根據BR Insights數據，2024年全球服務器電源市場規模約34億美元，預計2033年將達到70億美元，CAGR約8.35%。全球服務器電源領域中，中國臺灣企業市場份額領先，根據MTC數據，2023年全球前5大電源企業中4家來自臺灣地區，分別為臺達電子、光寶科技、羣光電子、明偉開關。其中臺達電子與光寶科技較早與英偉達聯合開發供電系統，且在中國臺灣、中國大陸、越南、墨西哥等地全球化佈局產能。前16名服務器電源廠商中來自中國大陸的僅麥格米特與歐陸通，位列第7、12位，以麥格米特為例，2023年收入規模僅為龍頭企業臺達電子約15%。

（四）BBU&超級電容：保證算力集羣穩定的重要設備，有望從可選走向必選

服務器內部備電單元，保證服務器穩定的重要設備。BBU（Battery Backup Unit），即電池備份單元，是開放式計算項目（OCP）開放式機架v3（Orv3）的一種新型備電方案，主要功能為在市電供應不足或電壓下降時能夠提供提供瞬時電力支撐，確保服務器有足夠的時間存儲與轉移數據，Orv3體系下要求BBU能以15kW功率運行4分鍾。從構成上看，BBU主要由電池組、充電電路、控制電路和輸出電路組成，其中電池組作為電能存儲的核心，通常採用18650三元鋰電池以滿足BBU高能量密度、高放電倍率要求。

柴發、UPS/HVDC、BBU、超級電容，主要差異在於備電時長與響應速度，共同組成數據中心備電系統。目前數據中心常見的備電方式有柴油發電機、UPS/HVDC、BBU、超級電容等，所提供的電能價值各有千秋。①柴油發電機：響應時間為秒級，從啟動到達到穩定功率需要10-15秒，但運行時間可達10小時以上，主要為應對電網長時間斷電情況。②UPS/HVDC：響應時間為毫秒級，一般不超過10毫秒，可以為服務器提供不超過15分鍾電力供應，主要為彌補電網斷電到柴油發電機達到穩態功率前的電力支撐。③BBU：響應時間為毫秒級，快於UPS/HVDC，可為服務器提供不超過4分鍾電力供應，未來或部分替代UPS功能。④超級電容：響應時間為毫秒級，充放電過程極快，超級電容作用與傳統備電需求存在差異，主要用於在服務器瞬時收到大量算力指令導致用電功率驟增的情況下提供瞬時電力支撐，持續時間較短。綜上，四類備電方式相互協同，共同構成數據中心備電系統。

供電安全性大於成本敏感度，BBU+超級電容有望成為GB300機架標配。BBU+超級電容對提高供電穩定性、保障數據中心高效安全運行起至關重要作用。目前基於英偉達GB200 GPU的NVL72報價約300萬美元，而BBU價格僅佔其0.2%-0.3%，價值量小。從價值量看，BBU在GB200機架中為選配部件，以微軟首個NVL72集羣現場佈置圖看，BBU主要佈局於CDU內，在機架內尚未配裝。未來隨着GB300及更高功率機架推出，服務器內部電壓波動或更加明顯，BBU有望從選配轉向標配，實現滲透率的快速提升。目前英偉達BBU電源廠家主要為臺達與光寶，而臺達與光寶電池模組供應商主要為Advanced Energy Solution、順達、新盛力等企業，蔚藍鋰芯佈局BBU電芯，與頭部BBU模組企業保持穩定供應關係。

（五）鉛酸電池：供需錯配下產能緊平衡延續，漲價周期有望開啟

環保要求趨嚴下行業逐步淘汰落后產能、嚴控新增產能，數據中心需求快速釋放下供需錯配矛盾凸顯。鉛酸蓄電池發展歷史悠久，技術成熟，按應用領域分主要包括汽車啟停類、兩輪車（小動力）類、通信/數據中心類備電等領域，按結構分主要包括富液與閥控式鉛酸蓄電池，具備結構簡單、充放電率高、電壓穩定、安全性好、價格低、資源循環利用率高等優勢，在鋰電池普及前為蓄電池主要技術路線。鉛酸蓄電池採用鉛與二氧化鉛作為負極和正極活性物質，以硫酸溶液作為電解液。相較於啟停、兩輪車與通信類場景，數據中心備電對鉛酸電池在循環壽命、放電倍率、安全性與免維護性上有較高的要求，因此數據中心類鉛酸電池主要採用閥控式結構，且高功率增加鉛濃度，價格普遍高於其他領域用鉛酸電池。近年來，隨着環保要求趨嚴與鉛酸場景鋰電化普及，落后鉛酸產能逐步淘汰、新增產能嚴格管控，數據中心需求快速釋放下供需錯配矛盾凸顯。

鉛原料為鉛酸蓄電池主要成本，供需穩定下鉛酸蓄電池價格與鉛大宗掛鉤。鉛酸蓄電池主要由原料鉛、電解液、隔板、外殼及其他材料、製造與加工費用及其他構成，佔比分別為40%、10%、10%、5%、30%、5%，原料鉛與製造費用為主要成本來源。鉛酸工藝成熟，製造費用受規模效應與產能利用率影響各家較為固定，而各類鉛酸蓄電池因其應用場景的需求差異導致鉛濃度存在較大差異，因此在供需穩定情況下，鉛酸蓄電池價格主要與鉛大宗價格掛鉤。

基於安全性考慮數據中心備電仍以鉛酸為主，頭部廠家貢獻主要份額。根據雙登股份招股説明書，儘管鋰電池技術已相對成熟，但鉛酸電池憑藉其高安全+空間佈局靈活的特性在我國數據中心備電領域的市佔率仍超過90%，鋰電池滲透率不足10%。目前國內佈局數據中心用鉛酸電池的企業主要有雙登股份、聖陽股份、南都電源、雄韜股份、理士國際等。

產能轉換+白名單認證需一定周期、供需緊平衡延續、漲價周期有望開啟。鉛酸電池行業受過去數年低迷需求影響，頭部企業主要聚焦特定應用場景，產線切換需要技術+銷售雙重考驗，且多數鉛酸電池企業將原有產能改為鋰電產能，放棄部分鉛酸產能，可應用於數據中心領域產能更具稀缺性。若2026年智算中心建設景氣度維持，產能仍將保持緊平衡。此外，數據中心鉛酸電池需白名單認證，新企業認證周期較長，認證難度高於市場預期。若供需緊平衡延續+新增訂單需求周期較短，高功率鉛酸電池有望開啟漲價周期。

（六）行業增速：HVDC>PSU>鉛酸蓄電池>變壓器 

基於對AIDC電氣設備產業鏈詳細拆分，我們測算細分環節2024-2030年複合增速為HVDC>PSU>鉛酸蓄電池>變壓器。智算中心建設拉動AIDC電氣設備相關需求，考慮英偉達GPU在智算芯片中的壟斷地位，我們以英偉達等效H100 GPU出貨量及其市佔率為依據，測算AIDC拉動相關變配電設備需求空間。

等效H100出貨量方面：根據新智元預測，2025年五大巨頭等效H100 GPU需求量超1240萬，我們基於海外互聯網廠商資本開支預計英偉達2025年H100等效出貨約1100萬片，考慮各大互聯網廠商逐步上調資本開支，AIDC投資亦有望快速增長，假設2025-2027年出貨增速為177%/50%/35%。市場份額方面：根據富國銀行統計，2024年英偉達GPU市場份額約94%，預計隨着AMD與Intel芯片推出市佔率小幅下降。服務器功率方面：根據NVIDIA官網數據，單張H100 GPU功率700W，8張H100組成的NVIDIA DGX服務器系統的總功耗為10.2kW，考慮温控等其他環節能耗后總功耗約12.8kW。綜上，我們測算2025-2027年全球智算中心新增算力用電功率約19.2/29.4/39.7GW，同比增長183%/53%/35%。

PSU空間：參考圖15，NVL72機櫃功率120kW，但單機櫃配備PSU功率達到264kW（33kW*8組），超配比例達120%，即PSU功率與服務器功率比例為2.2。考慮英偉達B200高功率服務器對應電源功率相應提升，傳統5.5kW以下電源難以滿足需求，我們拆分B200與H100出貨情況，其中H100機櫃配備小功率電源即可，單W均價0.5元，而5.5kW及以上大功率電源具備更高效率，預計單W價格在2元/W，測算2025-2027年PSU市場規模290.4/484.8/724.8億元，同比增長614%/67%/49%。

HVDC空間：HVDC與UPS互為替代關係，未來隨着大功率服務器佔比提升，HVDC滲透率有望逐步提升。參考圖3，目前數據中心常見的電氣設計為2N架構，同時考慮UPS/HVDC 20%的冗余配置（參考數據中心設計規範），UPS/HVDC功率與服務器功率比例為2.4（2*1.2），目前HVDC滲透率約10%，二代240/336V HVDC價格略高於UPS，第三代HVDC因電壓等級更高，預計均價高於二代HVDC，未來隨着三代800V HVDC滲透率逐步提升，HVDC有望迎來量價齊升，測算2025-2027年HVDC市場規模27.9/74.8/144.4億元，同比增長211%/169%/93%。

鉛酸電池空間：儲能作為數據中心備電的重要環節，國內絕大多數採用安全性更高的鉛酸電池，海外市場鋰電池滲透率更高，我們假設國內數據中心均採用鉛酸電池備電、海外一半採用鉛酸電池備電，考慮0.5h的備電需求,測算2025-2027年全球鉛酸電池需求15.5/23.8/32.2GWh，其中國內市場8.1/12.4/16.7GWh，測算2025- 2027年全球數據中心用鉛酸電池市場空間102.6/165.1/234.1億元，同比增長215%/ 61%/42%。

變壓器空間：如前所述，UPS/HVDC功率與服務器功率比例為2.4（2*1.2），變壓器安全運行上限約為額定容量的80%，故變壓器與服務器功率比例為3（2.4/0.8）。此外常規數據中心規模較小，接入10kV市電即可，僅需經過10kV配電變壓器降壓即可接入數據中心，但隨着數據中心向智算中心發展，單個數據中心裝機規模大幅提升，需要接入110kV電網並經過兩級降壓，假設接入110kV電網功率佔總功率10%，測算2025-2027年數據中心用變壓器市場空間100.7/154.4/208.5億元，同比增長183%/53%/35%。

測算細分環節2024-2030年複合增速為HVDC>PSU>鉛酸蓄電池>變壓器。

智算需求推動數據中心機架向高功率發展，AIDC電氣基礎設施迎機遇。

HVDC/UPS：高密度機架帶動單櫃負載倍數級增長，一方面，HVDC滲透率有望逐步提升，另一方面800V第三代HVDC技術有望迎來量價齊升。UPS受益智算中心需求快速增長。

PSU：NVL72需求超預期，供給格局迎變革，重視國產廠商市佔率提升機遇。

BBU&超級電容：保證算力集羣穩定的重要設備，未來隨GB300推出有望從選配變為標配。

鉛酸電池：環保要求趨嚴下行業逐步淘汰落后產能、嚴控新增產能，數據中心需求快速釋放下供需錯配矛盾凸顯，產能緊平衡延續，漲價周期有望開啟。

變壓器：支撐數據中心電力需求基礎，移相變需求提升，關注與互聯網廠商具備緊密合作關係、已實現批量供貨的公司。

柴發：外資在數據中心領域佔據主導地位，未來幾年供需缺口明確，重視國產廠商從0-1突破。

風險提示

（一）AI應用發展不及預期

AI應用發展受各方影響因素較多，若下游成果難以商業化應用等不利因素導致需求難以及時有效推動，整體建設或不能達到預期。

（二）下游AIDC資本開支波動

本文所研究的PSU、UPS/HVDC、BBU/超級電容、變壓器等環節受益於下游IDC廠商資本開支擴張，若資本開支有所波動，則可能影響相關企業利潤表現。

（三）供應鏈價格波動

若潛在的進出口政策、匯率波動等因素影響供應鏈價格，則可能對相關企業利潤表現造成影響。

（四）國產廠商份額拓展不及預期

若國產廠商業務拓展不及預期，則可能對本文相關假設造成影響。

報告信息

報告作者：

紀成煒 S0260518060001

陳昕 S0260522080008

高翔 S0260524070008

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