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电力设备:HVDC深度:AI电源的0-1,UPS到HVDC的跃迁
天风证券·2025-11-01 17:15

行业投资评级 - 行业评级为“强于大市”,评级为“维持” [1] 报告核心观点 - AI算力需求提升驱动单机柜功率密度升级,传统UPS供电在能效、成本、可靠性上遭遇瓶颈,难以满足新一代数据中心需求 [2] - HVDC(高压直流)凭借架构精简、高效可靠的优势成为更优替代方案,数据中心供电正迎来从UPS到HVDC的跃迁 [2] - 技术迭代路径清晰,产业趋势已由概念转向规模化落地,未来2年HVDC渗透率有望跃迁式提升 [2] 技术演进与产业趋势 - 全球供电方案正向科技巨头引领的±400V(微软、谷歌、Meta)及800V(英伟达)HVDC方案快速迭代,目标支撑单机架1MW功率 [2] - 架构上,“电源+服务器同架”的传统模式正向分离式电源(Sidecar)演进,以最大化算力密度 [2] - Meta的±400V方案预计26年Q1落地,英伟达800V方案有望随其Rubin平台在26年下半年开始上量 [2] - 全球数据中心关键IT功率需求预计将从2023年的约49GW激增至2026年的96GW,年复合增长率(CAGR)提升至25%左右 [7] - 2025年上半年四大CSP(亚马逊、Alphabet、微软、Meta)合计资本支出约1,715亿美元,并同步上修全年合计资本支出达3,500亿美元以上 [7] 市场情况与节奏预估 - 海外HVDC或将于2026年开始逐步放量,并有望于2027年加速 [3] - 国内市场在“东数西算”及智算中心建设驱动下,需求预计也将持续释放 [3] - 当前主流的240V或336V HVDC方案渗透率仅约为15%,预计将快速提升 [72] - 800V HVDC需求预计自2028年起集中释放,市场规模及渗透率有望跃迁式增长 [72] HVDC技术优势分析 - 传统UPS架构存在效率与能耗问题、空间与成本劣势、可靠性受限等瓶颈,难以适应高功率场景 [9][11] - HVDC系统在市电正常时通过整流模块将交流电转换为高压直流供电,市电异常时由蓄电池供电,架构更精简 [12][15] - HVDC相较于UPS具备较高安全性与稳定性,且节能减排,铅酸蓄电池组可直接连接配电模块,无需逆变器转换,降低故障概率 [16] - HVDC采用模块化结构,整流模块为热插拔型,可根据负载情况配置运行数量,保持较高利用率,降低冗余 [16] - HVDC减少了逆变环节和功率器件,降低了热能损耗,提高了供电效率 [16] 国内外主要技术方案与布局 - 国内目前高压直流以240/336V为主,广泛采用一路市电+一路240V DC的供电方式,峰值供电效率可达95.5% [23] - 微软推出Mt. Diablo“分离式电源”架构,将电源与服务器机架分离,使每个服务器机架能够多容纳高达35%的AI加速器 [27] - 谷歌推出±400 VDC Sidecar分离式供电方案,将电源系统自服务器主板独立出来,有效降低线路损耗、提升能源传输效率 [31] - 英伟达率先向800V HVDC数据中心电力基础设施过渡,目标支持1MW及以上IT机架,可使端到端能效提升高达5%,维护成本最多降低70% [47] - 阿里巴巴联合推出的巴拿马电源,相比传统方案占地减50%、设备和施工量省40%,模块效率峰值达98.5% [53] 行业竞争格局与壁垒 - HVDC行业呈现“小院高墙”特征,技术与客户认证壁垒高,竞争格局优 [4][69] - 国内市场由中恒电气、中达电通(台达)、维谛等三家主导,2022年三家企业在国内数据中心HVDC总市占率高达90% [67][68] - 海外市场由维谛、伊顿等传统巨头引领,英伟达800V方案潜在主要供应商有维谛、伊顿、施耐德 [67][68] 投资主线与相关公司 - 投资主线一:国内龙头,品牌出海,代表公司为中恒电气,其为国内HVDC龙头,正推进800V产品研发,并以新加坡子公司为依托拓展海外市场 [4][74] - 投资主线二:通过ODM等方式出海,代表公司为科华数据(积极推进产品标准认证、客户样机测试)和科士达(数据中心业务海外收入占比约一半,主要为ODM) [5][75] - 投资主线三:模块新势力,寻求第二增长曲线,代表公司为通合科技(产品包括240V、336V、800V等电压等级)和优优绿能(充电模块产品有望延伸至HVDC) [5][78][83][84]