2025年数据中心电力设备行业专题报告：人工智能推动算力需求爆发，电力设备迎来成长新赛道

数据中心发展展望

人工智能迎来应用拐点，全球算力规模进入高增

算力是数字经济时代的核心生产力，是继热力、电力之后重要的新生产力。2020年以来随着AI大模型技术的持续突破，人工智能应用拐点有望逐步到来，根据IDC预测，未来十年AI将在交通、金融、制造、医疗、电信、能源、科研等诸多产业和领域发挥重要作用。 根据PrecedenceResearch预测，2023-2030年全球人工智能市场有望实现超过35%的复合增长率。2030年全球AI市场规模有望突破11万亿人民币。 根据中国信通院、IDC数据，2023年全球计算设备算力总规模达到1397EFops（FP32精度口径），其中智能算力规模为875EFlops，占比为63%；预计2030年全球算力将超过16ZFlops，2023-2030CAGR达42%，其中智能算力占比超过90%。

算力强度通缩释放应用空间，电力设备有望受益

大模型算法持续优化，训练和推理成本有望持续下降，以Deepseek V1为代表的低成本开源大模型有望持续迭代，通过数据蒸馏、降低精度、参数部分调用等方式大幅降低训练和推理成本，加速大模型和人工智能的普及，推理和应用需求有望迎来爆发式增长。虽然Deepseek的横空出世给短期算力投入带来了一定的不确定性，但根据杰文斯悖论AI算力总需求从长远期看可能进一步增加。根据统计，2023年以来，全球主流大模型调用价格呈现快速下降趋势，AI应用门槛大幅降低。

推理阶段耗电量受模型特点、算法、使用频次等综合因素影响，根据国际能源署估算，谷歌单次搜索平均电耗在0.3Wh，而ChatGPT单次搜索平均电耗在2.9Wh；按照每年全球搜索次数90亿次保守估计，仅ChatGPT应用每年将带来10TWh的额外电耗。根据谷歌报告，2019-2021年与AI相关的能源消耗中大约60%来自模型推理阶段；根据Semi Analysis分析，GPT-3推理阶段单日耗电量可达564MWh，运行3天即可超过整个训练阶段耗电量。根据施耐德电气预测，推理阶段占AI电力消耗占比将从2023年的80%提升至2028年的85%。

Deepseek的出现大幅降低了高性能大模型的部署难度和门槛，部分数据中心需求将从集中式转变为分布式，小/微型数据中心的占比有望提升。从电力设备视角看，考虑到物料摊薄原理，在数据中心总装机需求不变前提下，小/微型数据中心占比的提升意味着电力设备单位价值量的提升，反而有利于需求增长。

全球数据中心用电量快速增长，电力可能成为AI发展瓶颈

根据IEA统计，截至2022年全球数据中心数量约为8000个，其中33%位于美国，16%位于欧洲，10%位于中国；按照算力口径划分，中国算力占全球33%，仅次于美国。2022年全球数据中心用电量约为460TWh，占全球用电量2%。根据IEA预测，随着全球5G网络、云服务和物联网（IoT）的快速发展，积极场景下2026年全球数据中心用电量有望超过1000TWh，实现翻倍以上增长。 根据劳伦斯伯克利国家实验室，2023年美国数据中心用电量约为176TWh，全社会用电量占比4.4%，预计2028年达到325-580TWh，CAGR高达13%-27%，全社会用电量占比达到6.7%-12%。 根据Epoch AI，全球AI训练规模受电力供给、芯片制造能力、数据稀缺性和延迟墙4大主要因素制约，其中电力供给有可能成为制约训练规模的最大短板。

数据中心电力设备总览

数据中心投资强度与结构

根据Dgtl Infra统计，北美数据中心可以大致 分为小、中、大三类，IT负载容量分别为1- 5MW、5-20MW和20MW以上。由于不同 类型的数据中心在电力设备冗余度、冷却方 式、用途、功率密度等方面存在较大差异， 因此投资强度和Capex结构差异较大。 根据Dgtl Infra、Semi Analysis数据，北美 新建数据中心总开发成本通常为70-120亿美 元/GW（IT负载口径），其中IT设备占比 40%-60%，非IT设备（包括发供电、配电、 冷却、照明、消防等）占比20%-40%，工程 土建占比15%-20%。 非IT设备中，柴油发电机（20%-30%）、冷 却与空调（18%-25%）、变配电（15%- 25%）、UPS/HVDC（15%-20%）是主要 成本来源。

数据中心供电设备冗余方式

数据中心往往对于供电可靠性具有较高的要求，因此配套供配电系统往往采用冗余设计，典型冗余方案包括2N、DR和RR。 2N系统由两套供配电单元组成，同时运行，互为备用，供配电单元负荷率为50%。2N供电系统是目前最常用的冗余方式，具有突出的供电可靠性，但负载率低、成本较高。DR即分布式冗余系统，由多个（一般为3个）配置相同的供配电单元组成，多个单元同时工作，通过ATS（自动切换开关）实现10kV输入的路径切换，供配电单元负荷率为66%。RR即后备冗余系统，由多个（一般为4个）配置相同的供配电单元组成，多个单元同时工作，通过ATS和STS（静态切换开关）实现IT负载的供电路径切换，供配电单元负荷率为75%。 2N系统负荷率低且成本较高，但控制简单，不涉及大量开关的切换；DR和RR系统负荷率较高成本较低，但需要对ATS和STS进行统一控制，对控制系统和运维管理水平要求较高。 除上述方式外，近年来国内1路市电+1路UPS/HVDC方式得到广泛应用，其中正常情况下市电承担全部负载，当市电断电时UPS/HVDC承担全部负载，与前述方式相比，此方式下系统效率更高。

数据中心供配电系统

数据中心主要供配电设备

备用电源：与公用电网并联，当电网长时 间停电时由备用电源向数据中心提供电能， 一般采用柴油发电机。 中压开关柜：包括断路器、避雷器、继保、 量测等装置，起到切换、保护、测量等作 用。变压器：负责将市电10kV三相交流电降 至0.4kV三相交流电。 UPS/HVDC：将低压市电与蓄电池并联 后向IT负载供电，起到电能净化、电能后 备的作用。 低压开关柜：主要作用是电能分配，将电 能分配给UPS、空调、照明等设备。 精密配电：包括列头柜、PDU等，负责 将电能按照标准和要求分配到各类IT负载， 同时发挥监测作用。

智算中心机架功率密度快速提升

智算中心GPU芯片的算力在不断提升，目前H100/H200/H800等芯片TDP设计功耗已达700W（见图4），2024年3月GTC大会最新发布的B200达1000W，GB200已达到2700W功耗。伴随着智算中心芯片功耗的提升，其自身的散热功耗也在不断攀升，智算中心中单机柜的热密度大幅度的快速提升，因此，智算中心将面临单机柜功耗高密化的挑战。 通常人工智能（AI）服务器由8卡GPU或NPU模组构成，基于芯片的功耗数值，可以确定每台人工智能（AI）服务器的功耗在5kW～10kW。进一步由服务器组成整体机柜时，机柜的功率密度将达到40kW以上。以英伟达（NVIDIA）为例，DGX架构8卡GPU H100服务器额定功耗为10.2kW，安装4台服务器的风冷机柜功耗为42kW。新一代的GB200架构中，NVL36机柜功率密度为72kW，NVL72液冷机柜功率密度则为120kW。 根据Colocation American统计，2023年全球数据中心单机柜平均功率达到20.5kW，较2008年增长242%，随着算力的持续提升，2025年平均功率有望达到25kW。英伟达基于GB200的NVL72机柜功率已经达到120kW。根据Vertiv预测，随着算力芯片的持续升级，2030年前后用于智算的GPU机柜峰值功率有可能达到MW级。

巴拿马电源是预制式模组的典型代表，性能较HVDC进一步提升

2019年11月，阿里巴巴联合中恒电气、台达正式推出巴拿马电源。“巴拿马电源”一词取巴拿马运河缩短太平洋与大西洋之间海运距离之意，代表其大幅缩短市电与IT负载之间的电气距离。 巴拿马电源柔性集成了10kV配电、隔离变压、模块化整流和输出配电等环节，具有占地面积小、交付速度快、可靠性高、效率高、成本低等优势。此外，与传统的HVDC预制式模块相比，巴拿马电源采用移相变压器取代传统变压器，实现低THD和高功率因素，省去传统方案中的功率因数校正环节；全链路效率提升2-3个百分点，占地面积减少约60%，建设周期缩短50%。 巴拿马电源核心厂家目前包括台达、中恒电气、维谛，伊戈尔为巴拿马电源提供移相变压器产品。

服务器电源、连接与BBU

服务器电源功率密度持续提高

数据中心电源架构分为UPS、AC/DC、DC/DC三层，服务器电源一般指服务器内部的AC/DC开关电源，用于服务器、存储及交换机等IT设备的供电。服务器电源输入端一般是110V、220V或240V的交流电，输出端为12V或者48V的直流电。 当前服务器电源主要趋势包括： 功率密度持续提高：随着云计算及AI计算需求的增长，服务器IT负载持续提高，如英伟达GB200 NVL72型机柜功率超过120kW。受此影响服务器电源的功率密度要求也越来越高，目前新开发的服务器PSU则增加到近100W/in3。通过拓扑和元件技术演进提高转换器效率，是实现高功率密度的解决方案。 采用N+N冗余：服务器系统的可靠性和可用性非常重要，因此需要冗余服务器电源（PSU），一般服务器系统可以具有N+N冗余，即系统中有一个PSU工作，一个PSU冗余。复杂的服务器系统可能具有N+1或N+N(N>2)冗余，具体取决于系统可靠性和成本考量。 效率要求更高：目前大规模量产的服务器PSU大多符合80 Plus金牌（效率>92%）要求，而新开发的AI服务器PSU主要符合更高的80 Plus钛金规格，这要求半负载时的峰值效率达96%以上。 目前全球服务器AC/DC开关电源主要生产制造商以中国台湾企业为主，包括台达电子、光宝科技、明纬电子等；国内服务器电源制造商主要有麦格米特、欧陆通、泰嘉股份、中国长城等。随着全球算力建设的持续推进，服务器电源企业也普遍迎来业绩爆发期。

AI服务器大规模出货提升服务器电源市场空间上限

我们预测2024-2026年全球新增数据中心服务器功率分别为7.7/12.3/16.9GW，其中AI服务器电源占比为61%/67%/76%。相较于传统服务器电源，AI服务器电源功率密度更高，单位价值量一般是传统服务器电源的4倍以上。受益于AI服务器出货占比提升，我们预计服务器电源市场规模将迎来快速发展，预计2024-2026年全球服务器电源市场空间为143/587/933亿元。 2024年英伟达GPU出货量占全球高端AI芯片出货量的90%以上，预计2025年AI服务器出货增量也将主要来自于GB200/300机柜。以主流的GB200 NVL72型机柜为例，单台机柜配有8个Power Shelf（上下各4个），每个Power Shelf配有6个5500W的PSU，合计电源功率约264KW。再考虑到Sidecar CDU的电源功率，我们预计单台NVL72机柜电源价值量约98万元。基于3.5/6.0万台等效NVL72型机柜出货量的预测，我们预计2025-2026年英伟达GB200/300服务器电源市场规模约393/589亿元。 根据英伟达官网的披露，目前GB200系列服务器电源供应商主要包括台达电子、光宝科技以及麦格米特等。国内方面，头部服务器电源企业包括欧陆通、泰嘉股份、中国长城等。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）