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AI数据中心,机架高压架构对电网基础设施改造需求
海通国际证券· 2025-06-03 21:12
报告行业投资评级 未提及 报告的核心观点 - 现有配电系统无法满足AI数据中心更高效能耗要求,各科技大厂均提出新配电架构方案,英伟达宣布2027年起将数据中心机架电源过渡至800V HVDC [1][6] - 高压架构可减少柜内非IT部分站位、提升效率、提高可靠性、降低运维风险、减少零部件投资 [2][7] - 实现800V高压直流架构优势需克服复杂技术挑战、确保安全、制定新标准、培训专业人才、管理高昂初始成本以及验证系统可靠性等 [3][8] - 数据中心向800V高压直流配电过渡推动电气产品重新设计,低壁垒设备需求将降低,美国发电及电网基础设施改造迫在眉睫,利好发电和输电侧龙头公司 [4][9] 根据相关目录分别进行总结 新配电架构方案 - 谷歌Rack 4方案预计前端去掉工频变压器的纯电子变换器,后端是正负400伏架构,将交流配电抬高到600V [1][6] - Meta High Power Rack第三代480V方案将PSU和BBU移出,第四代HVDC正负400伏方案理论最高可支持1600kw [1][6] - 英伟达宣布2027年起将数据中心机架电源过渡至800V HVDC,通过高压架构支持1MW以上的数据中心IT机架 [1][6] 高压架构优势 - 机柜内部采用高压总线连接IT机柜,减少电力变换装置,保留过流保护和必要断路器,减少柜内非IT部分的站位 [2][7] - 减少端到端链路变换次数可实现效率提升,减少PSU使用量可提高可靠性,降低运维风险,减少零部件投资 [2][7] 高压架构技术挑战 - 需要对电力输送系统进行根本性重新设计,从传统多级交流/直流转换转变为数据中心周边精简的单级交流到800V直流的转换,需要新的电源转换技术 [3][8] - 800V高压直流电缺乏成熟的行业标准,包括验证和采用新的设备、安装、运行和维护等标准缺乏,需要行业利益相关者和监管机构之间的广泛合作 [3][8] - 高压直流架构对于人员培训也需要时间,标准的统一、技术的推进以及产业链新常态的确认需要时间 [3][8] 电气产品重新设计及投资建议 - 800V高压直流系统中,母线和配电单元需针对800V DC操作进行重新设计,包括大电流母线和高功率密度模块化的HVDC电源模块 [4][9] - 800V高压直流架构需要新的安全设备、传感器和保护装置来安全处理更高的电压和电流水平,包括先进过流保护、故障检测和维护监控系统 [4][9] - 高压直流架构或过渡的新配电架构预计将减少中间环节,去掉冗余转换,从而减少相应低壁垒电气产品的需求,但技术进步带动新型配套产品需求 [4][9] - 未来1MW的数据中心IT机架对于能源集中供应的需求提升,从发电侧到输电侧都需要新增投资来满足数据中心的电力需求,利好发电和输电侧龙头公司 [4][9] - 建议关注受益于AI数据中心集群效应下推动的美国发电及输电投资的龙头公司【GE Vernova】、【Siemens Energy】、【Hitachi】 [4][10]