数据中心各配套设备核心环节与趋势分析

智算中心需求高增驱动数据中心规模增长。

1.供电系统：数据中心柴发供需错配驱动新增长，国产替代正当时

柴油发电机应用领域广泛，国内企业有望后来者居上

柴油发动机是指以柴油作为燃料，将化学能转化为机械能的热机。柴油机的经济性能比汽油机好，同排量下能产生更大的扭矩。尽管目前已有其他应急备电的手段（UPS和双回路供电等），但不能取代柴油发电机组的作用，主要系柴油发电机组具备高可靠性、一次性投资较少、启动快、供电平稳、受地理环境影响小、可全天候发电等优势。

柴油发电机结构较为简单，主要由柴油机、发电机、控制模块三大件组成。柴油机作动力带动发电机发电，柴油机成本占比约65%，主要生产商包括康明斯、MTU、玉柴、上柴等；发电机成本占比15%，主要生产商包括利莱森玛、斯坦福、马拉松以及柴发企业自制。

AIDC驱动柴发需求增长，国际宏观形势波动影响国内供给端

AIDC供配电系统需具备高可靠性，柴油发电机为备用电源优质选择。根据国标《数据中心设计规范》GB50174规定：A级数据中心应由双重电源供电，并应设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组，也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路，当正常电源发生故障时，备用电源应能承数据中心正常运行所需要的用电负荷。柴油发电机系统是目前绝大多数数据中心最稳定、最可靠的后备电源，因此绝大多数国标A级数据中心均设有N或N+1容量的柴油发电机系统。

高压柴油发电机组有望成为AIDC发展趋势。未来数据中心逐渐向模块化数据中心、集装箱式数据中心发展，优势在于具有高可靠性标准模块、分期快速部署、大大缩短建设周期等。室外高压集装箱型柴油发电机组具有防雨、低噪音、便于快速移动、能缩短建设周期等特点，契合数据中心的发展及供电要求，有望成为未来发展方向之一。

柴油发动机技术持续迭代，产业链上游多环节受益

柴油发动机由多零部件组成，成本占比分散。柴油机的基本工作原理是采用高压 喷射压缩发火，使燃料在气缸内部燃烧，以高温、高压的燃气在气缸中膨胀推动 活塞做往复运动，再通过活塞连杆-曲柄将往复运动变成曲轴的回转运动，从而 带动机械工作。

根据新柴股份招股书，柴油发动机成本可大致拆分为：油泵15%，气缸盖4%、 缸体3%，曲轴4%、连杆2%，以及其他零部件等，整体看成本占比较为分散， 各零部件之间的精确协作配合曲轴确保发动机的不同汽缸处于不同的冲程，以便 发动机的平稳运行。

2.配电系统：向预制模组化、智能化方向发展，龙头卡位优势显著

配电系统向预制模组化、智能化方向发展

数据中心配电系统发展方向之——预制模组化：相较于通算中心传统数据中心12-15个月的建设周期，智算中心的交付需求时间在3-9个月，未来甚至会变得更短。因此项目建设需简化流程，并行开展不同阶段的任务，以便能加快建设进度。预制化供配电电力模组将中压柜、变压器、UPS、高压直流（HVDC）、制冷、馈电等预制集成交付，减少电力室面积高达30%，交付周期可缩短50%，实现更高的利用率、可扩展性和更快的部署。此外，预制供配电模组在工厂进行预装，采用标准化设计和专业测试，这也意味着组件设备更少、维护人员要求也低，同时也降低施工过程中的碳排放。

数据中心配电系统发展方向之——智能化：智能化供配电模组内置的配电智能电力监控模块，能够将整个系统内的所有设备进行统一集中式监控管理，实时掌握系统中各个设备的实际运行状况，能够随时随地查询并进行故障处理，可靠性远远高于传统的数据中心建设模式，能够实现本地监控显示和远程管理等功能。

变压器：中低压配电重要环节，多因素导致海外短期供给紧缺

变压器在数据中心电力系统中具有重要作用。变压器能够确保电力的稳定供应，并将电力转换为设备所需的电压。对于数据中心而言，一般采用干式变压器，主要系其高度的安全性能和可靠性。此外，相较于油浸式变压器，干式变压器无需使用油作为冷却介质，从而消除了火灾和环境污染的风险，并且由于无需定期更换和检查变压器油，维护成本较低，成为数据中心等电力供应要求极高的场所的选择。

2023-2032年全球数据中心变压器市场增速达7%。根据Global Market Insights数据，2023年全球数据中心变压器市场规模为92亿美元，预计2032年市场规模将达到168亿美元，2023-2032年CAGR为6.9%，预计未来十年数据中心变压器有望成为全球变压器的重要增长来源之一。

3.电源系统：功率提升为核心驱动，看好HVDC、BBU等发展

HVDC渗透率逐步提升，巴拿马电源蓄势待发

UPS为目前数据中心备用电源主流方案。根据Global Market Insights数据，2022年全球数据中心UPS应用于IT和电信行业占据超20%份额，伴随未来IT和电信行业数据流量和存储需求不断增长，有望驱动全球数据中心UPS市场规模从2022年的42亿美元，以5.5%的复合增长率增长至2032年的73亿美元。根据智研咨询公众号，2013-2022年中国UPS市场规模CAGR为15.7%，预计2023/2025年市场规模分别达152/191亿元。从竞争格局看，2023年国内UPS前三名科华数据、华为、维谛市占率分别为15.6%/14.2%/12.1%。

近年来国内UPS效率快速提升以满足行业PUE标准，但效率逐步到达瓶颈。根据华为《UPS智能在线技术白皮书》，以10MVA的数据中心为例，UPS每提升1%效率，可降低PUE约0.01。国内UPS已从1980-2005年的85%-90%效率提升至2015-2022年的95%-97%，但由于，1）拓扑限制：考虑产品可靠性，三电平IGBT双变架构预期短期持续沿用；2）器件限制：目前业界旗舰产品已经批量使用了SiC，器件损耗已降至最低；3）线路损耗限制：根据欧姆定律，大功率UPS内部线路损耗难以降低，未来UPS的在线模式效率预计受制在97%水平，进而在数据中心大功率趋势下催生HVDC等方案推广。

SST方案有望成为数据中心供配电最优解

2025年台达于GTC大会上的演讲指出SST方案将成为未来AIDC的供电架构。固态变压器又称电力电子变压器，主要由高频变压器、电子电力器件、通信连接等控制电路三部分组成，集电气隔离、电压变换、无功补偿等功能于一身，突出特点在于可以实现原方电流、副方电压以及功率的灵活控制，有望成为未来发展方向之一。

4.冷却系统：液冷为重要趋势，冷板式率先应用，浸没式静待花开

散热能耗为数据中心能耗重要部分，风冷局限性逐步凸显

伴随算力需求快速增长，数据中心碳排放问题亟待解决。根据《绿色算力白皮书》，2035年超大型算力中心能量消耗预计达500MW，约等于半个核电站的装机容量，算力中心能耗问题日益突出。根据《绿色高能效数据中心散热冷却技术研究现状及发展趋势》陈心拓等，2022年我国数据中心能量消耗中的43%用于散热冷却，冷却成本高，节能潜力大，数据中心冷却技术迭代具备重要意义。

2021年风冷技术为数据中心最成熟、最广泛的冷却方案（来源：《数据中心高效绿色冷却技术》韩文峰等）。风冷方案通过冷/热空气通道的交替排列实现换热，机架产生的热空气由机房空调（CRAC）或机房空气处理单元（CRAH）产生的冷空气进行冷却，冷空气通过地下的通风口输送至机架间的冷空气通道。CRAC采用制冷剂为媒介进行冷却，而CRAH采用水-空气换热器对水进行冷却。但风冷技术存在低密度和相对较低的散热能力不足，超大型数据中心功率密度可达100kW/r，而风冷技术最大散热容量为30kW/r。

功耗提升推动液冷发展，市场空间广阔

液冷技术在高功率密度的算力中心领域优势显著。随着服务器液冷技术的成 熟，引入液冷技术实现高效制冷效果有效提升了服务器的使用效率和稳定性。 液体传导热能效果更好，是空气的25倍,温度传效果更快、更优，能够实现IT 设备高效制冷。同时，由于液体的比热容大，在吸收大量的热量后自身温度 不会产生明显的变化，故而能够稳定CPU温度。伴随液冷技术的逐步成熟， 有望推动液冷服务器的快速发展，加速液冷算力中心的普及，进而推进绿色 低碳算力中心建设。

5.全球数据中心向大规模、高功率密度、高耗电量三大趋势

趋势一：智算中心需求高增驱动数据中心规模增长。存量维度：根据DCbyte数据，2018年末全球数据中心的总存量供应约为17.2GW，2023年末规模已激增至37GW，2018-2023年CAGR高达16.6%。且以2023年末为基准，待建数据中心（包括在建和已规划项目）的总规划供应量高达37.8GW，相当于当前存量的一倍，未来数据中心规模有望保持快速增长态势。 增量维度：根据SemiAnalysis数据，2025年全球数据中心新增装机约为13.8GW，其中AIDC累计新增装机10.9GW，到2025年AIDC累计新增装机占全球数据中心新增装机比例预计提升至79%。2023-2028年全球数据中心新增装机CAGR为24.5%，其中传统数据中心的增速略有下降，而AIDC的CAGR将会高达40.4%。

趋势二：数据中心逐步向高密度、高能效方向发展。随着AI技术的飞速发展和对算 力需求的增加，数据中心必须部署更多如GPU等高性能服务器以满足计算密集型任 务。根据CDCC，2021年中国功率密度为8-12KW机柜占比8%，12KW以上占比 4%，高密度机柜占比相对较小，而智算中心需求的迅速增长有望加速向更高功率 密度的机柜演进。根据戴德梁行，全球数据中心平均单机架功率已从2017年的 5.6KW/机架提升至2023年的12.8KW/机架，超算、智算中心的单机柜功率甚至需 超过30KW，高功率密度化成为数据中心发展重要趋势。

趋势三：人工智能大模型技术的研发和应用带来了更高的能耗需求。根据IDC， 2025年人工智能数据中心IT能耗（含服务器、存储系统和网络）增至77.7TWh， 是2023年的两倍，2027年增长至146.2TWh，2022-2027年CAGR为44.8%。