2025年供电系统行业分析报告：HVDC与柴发环节，AI浪潮下的双子星

1 AIDC 迎投资新浪潮，供电系统占较高价值量

作为引领未来的新兴战略技术，人工智能技术得到了世界各国的重视，发展迅猛。近 年来，世界各国不断升级人工智能战略，面向人工智能领域创新需求的投资不断扩大，据 智研咨询数据，2023 年全球人工智能支出已达 1540 亿美元。随着人工智能技术发展与应 用的深入，涌现了一大批以 GPT-4 为代表的实用型人工智能技术，推动形成了新一轮的生 成式人工智能（AIGC）热潮。中国政府高度重视人工智能产业的发展，不断加大对人工智 能行业的政策支持力度。我国立足自主创新，已构建起包括智能芯片、大模型、基础架构 和操作系统、工具链、深度学习平台和应用技术在内的人工智能技术体系、产业创新生态 和企业联盟，数据显示，2023 年我国人工智能核心产业规模达 5784 亿元，人工智能已成 为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量和战略性技术。

算力经济的兴起和人工智能技术的融合创新，使 AIDC 成为新基建的热点。据智研咨 询数据，2025 年全国已有超过 30 个城市正在建设或提出建设智算中心，预测城市对 AIDC 的投资有望带动人工智能核心产业增长约 2.9 至 3.4 倍，相关产业增长约 36 至 42 倍。 AIDC 项目接连落地，截至 2024 年 6 月，全国已建和正在建设的智算中心超 250 个，主要 分布在京津冀、长三角、广东地区，其中超万张 AI 芯片集群的智算中心已达十余个。2022 年以来，随着 ChatGPT 引发新一轮人工智能浪潮，生成式人工智能的行业应用快速落地， AIDC 建设加快，AIDC 总 IT 负载规模不断扩大，据统计，2024 年，中国投用 AIDC 总 IT 负载大约达到 1516MW，较 2023 年同比增长约 26%。

未来 AIDC 的投资建设将迎来新一轮增长浪潮，成为推动 AI 产业发展的重要基石。 从海外云厂商资本开支看，头部四家预计 2025 年合计超 3000 亿美元，同比增长超 30%。 Meta 预计将 2025 年的资本开支规划由之前的 600-650 亿美元提升到 640-720 亿美元，用于 加大数据中心投资来支持 AI 发展以及要增加基础设施硬件的投资。微软预计 2025 财年投 入 800 亿美元用于 AI 数据中心建设；亚马逊计划 2025 年投资超过 1000 亿美元，同比增速 约 29%，主要用于 AI 基础设施，以支持其云计算服务和 AI 服务的需求；谷歌预计 2025 年资本开支达 750 亿美元，同比增速约 43%，主要用于 AI 基础设施的建设。

从中国云厂商资本开支看，与海外相比，阿里、腾讯、百度等国内厂商的资本开支正 在提速。2025 年在 Deepseek 推动下开启 AI 叙事，国内云厂商资本开支有望大幅增长。据 新华社报道“阿里巴巴集团 CEO 吴泳铭 24 日宣布，未来三年，阿里将投入超过 3800 亿 元，用于建设云和 AI 硬件基础设施，总额超过去十年总和”，意味着年均资本开支 1300 亿 元。根据阿里巴巴财报，2024 年资本开支总额为 767 亿元，预计 2025 年的资本开支增量 约 533 亿元。2025 年三大运营商资本开支计划合计达到 2898 亿元，但额度“不设限”。中 国电信 2025 年预计算力投资同比增长 22%。中国电信同时表示，2025 年算力投资将根据 需求灵活调整不设限。中国移动方面在算力领域投资 373 亿元，占资本开支的比例提升到 25%，对于推理资源将根据市场需求进行投资，不设上限。中国联通预计算力投资同比增 长 28%，预算安排将根据智算和 6G 等需求，以及国内外发展趋势，及时调整投资规模。 字节跳动算力投入明显加大，2024 年的资本开支达 800 亿人民币，2025 年有望达到 1600 亿元，大部分投向算力采购和 IDC 基础设施建设。根据 Omdia，2024 年字节和腾讯预计采 购英伟达 H 系列算力卡合计约 46 万块，分别均采购了约 23 万块，仅次于微软采购量。

柴油发电机及 UPS 占非 IT 设备较高成本比重。在产业链中，AIDC 资本开支大头仍 在 IT 侧，服务器是算力承载的核心硬件。服务器约占 IT 侧成本的 70%；非 IT 侧主要为供 电系统相关，其次为制冷系统相关，供电系统相关（柴油发电机组、电力用户站、UPS、 配电柜）和制冷系统相关（冷水机组、精密空调、冷却塔）分别占 69%和 18%。

2 HVDC：AI 算力芯片密度提升，HVDC 打开增长空间

2.1 HVDC 结构简单效率高，为下一代前沿供电架构

UPS 为当下主流供电架构，HVDC 为下一代供电架构。数据中心供电架构指数据中心 供电系统所采用的供配电模式，根据其现有的供电方案，主要可以分为交流 UPS 供电架 构、高压直流供电架构、中压直供集成式供电架构和柔性直流输电架构，每种架构根据不同的应用场合又有不同的配置方式。几种架构中，UPS 为当下主流架构，HVDC（高压直 流供电架构）为英伟达下一代核心架构。

UPS 为“不间断电源”，具有提升电能质量和保障供电作用。其内含储能装置，以整 流器、逆变器为主要组成部分，为变电站内监控系统、自动化仪表、远方通信系统等设备 提供恒压恒频的不间断电源。UPS 系统的主要作用有两方面：（1）做为重要设备的交流供 电电源，防止市电突然断电而影响正常工作，给设备造成损害；（2）消除市电中的电涌、 瞬间高/低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机等提供高 质量的电源。市电正常时，市电通过整流器、逆变器向负载供电，同时为蓄电池充电；当 市电异常或中断时，蓄电池作为电源，通过逆变器向负载供电；当逆变器、蓄电池等中间 环节故障时，通过 STS 切换开关，改由交流旁路向负载供电。

UPS 涉及多次电能转化，电能损耗严重效率低下。供电效率较低，电能损失严重。交 流 UPS 供电架构中，电能自输入系统直到 IT 设备的主板电路，需要反复进行多次交流电和直流电之间的转换，每一次转换均会产生损耗，最终导致交流供电系统效率的低下。结 构复杂，维护困难。为了提高供电可靠性，UPS 供电架构通常需要采用冗余供电方案，这 就导致系统结构复杂；在交流 UPS 运行时，其逆变、整流任何环节出现故障都会导致系统 故障，维护难度较大。交流 UPS 供电可靠性较差。当市电中断时，对设备的供电是由蓄电 池放电再通过逆变模块输出，如果逆变模块损坏，蓄电池也就无法供电给负载，因此，其 供电可靠性较差。

高压直流供电架构由交流配电模块、整流器、直流配电模块、蓄电池组和监控装置组 成。其中整流器为其核心部件，将交流电通过整流模块、直流配电模块为 IT 设备供电，并 为蓄电池组充电，保障在市电断电和市电质量不满足要求时，通过蓄电池组给负载连续不 间断地供电。 高压直流供电架构的优点：1）节能。高压直流和交流 UPS 系统相比，直流供电没有 逆变环节，减少转换步骤和电路设备，同时高压直流集肤效应比交流电小，因此输电损耗 降低。2）供电可靠性高。当外电停电时，蓄电池为后端负载直接供电，高压直流母线电源 的不间断能确保供电的连续性；直流供电没有逆变环节，设备数量少，故障点减少，供电 可靠性得以提高。3）无“零地”电压问题。采用直流输入，系统无零线，也就无“零地” 电压，避免一些不明的故障。4）有利于新能源的接入。高压直流供电架构能减少分布式发 电系统（如光伏、沼气发电）及直流负荷接入电网的中间环节，进而降低接入成本，提高 功率转换效率和电能质量。

高压直流供电架构的缺点：1）对配电开关灭弧性能要求高。直流电不存在过零点， 与交流电相比灭弧相对困难，因此直流配电所需的开关性能要求更高。2）换流设备成本较 高。直流换流站比交流变电所的设备多，结构复杂，造价高，损耗大，运行费用高。数据 中心应用中的 240V 高压直流供电架构主要有 240V 2N 直流供电架构和市电+240V 直流供 电架构两种。 目前，高压直流供电架构主要两种标准：336V 高压直流和 240V 高压直流。336V 是 中国移动的标准，配置时，需要改造设备和定制电源模块，其应用相对较少。240V 高压直 流是中国电信的标准，配置时基本不需要进行设备改造和电源定制，其技术的可行性已经 得到较好的验证，主要应用于百度、阿里巴巴、腾讯、中国电信、中国联通等企业的大型 数据中心，并在不断改变数据中心供电系统以传统交流 UPS 为主的格局。

中压直供集成式具有供电架构极简，电能转换效率高以及占地面积小的优点。中压直 供集成式不间断供电架构中，不间断电源将 10kV 的配电、隔离中压变压、模块化不间断 电源和输出配电等环节进行了柔性集成，相比传统数据中心的供电方案，其占地面积减少 50%，设备和工程施工量可节省 40%，架构简洁、可靠性高。蓄电池单独安装，系统容量可以根据需求进行灵活配置。目前应用中的中压直供集成式供电架构主要以巴拿马电源供 电方案为主，10kV 市电经过移相变压器降压至 400V，再经过整流和降压转换，输出 240V 或直流 336V 的直流电，最后通过直流输出配电柜为 IT 设备供电。

2.2 英伟达电源架构加速升级，800V HVDC 增长空间巨大

为什么 HVDC 能替代 UPS？我们认为核心驱动因素有三。 驱动因素 1：系统效率高。传统 UPS 采用 AC/DC 整流，DC/AC 逆变的双变换，从 UPS 输入到末端设备负载变换次数多，每次变换都有能量损耗，降低了系统供电效率。另 外，由于 UPS 采用冗余设计，正常情况下单台 UPS 负载率只在 30-40%左右，很难达到最 高效率点，实际运行效率较低。HVDC 方面，采用功率 MOS 高频开关技术的 240V 高压 直流系统效率可高达 96%以上，比采用晶闸管或 IGBT 的传统 UPS 效率更高，体积更小。 和交流 UPS 系统相比，直流供电系统去掉了逆变环节，而一般逆变环节的损耗在 5%左 右，因此电源的效率得以提升。其次，由于并机技术简单，可以采用大量的模块并联，每 个模块的负载率可达 70%~80%，比起传统交流 UPS 系统提高很多。 驱动因素 2：系统灵活性和可扩展性高。传统 UPS 以整机形式出现，整机设备容量较 大，况且如果需要扩容改造牵涉进出线设备的大量改动，比较繁琐不便。虽然模块化 UPS 的出现部分解决了此问题，但同样存在多模块设计并机复杂引起的可靠性问题。HVDC 方 面，高压直流系统采用模块化设计，可大容量并机集中式供电，也可小容量一体柜分布式 供电，供电方式非常灵活。由于采用模块化结构，设计初期预留好机架空间，扩容是非常 便捷的。而且设备内部还可随着 IT 设备数量不断增加，逐步增加模块数量。并且直流并机 没有传统 UPS 同频同相的要求，因此并机非常简单可靠，系统扩容非常容易。 驱动因素 3：铜耗更低。传统 UPS 在单个 1MW 机架中使用 54V DC 的物理特性需要 高达 200kg 的铜母线，1GW 数据中心的机架式电源母线需要 50 万吨铜，显然，当前的配 电技术在未来 AI GW 数据中心的未来是不可持续的；通过高压直流直接供电，减少转换环 节，铜线数量可降低 45%，效率显著提升，直接解决高功耗 AI 数据中心的痛点。

英伟达推出 800V HVDC 方案，计划于 2027 年部署。为应对这一挑战，英伟达联合英 飞凌、施耐德电气、台达、伊顿等多家行业头部企业，共同推动 800V HVDC 架构落地， 并计划于 2027 年与 NVIDIA Kyber 系统同步部署。参与本次 800V HVDC 数据中心建设方 案的生态圈包括：1）芯片供应商：英飞凌(Infineon, 欧洲)，芯源(MPS, 美国)，纳微半导 体(Navitas, 美国)，罗姆(Rohm, 日本)，意法半导体(ST, 欧洲)，德州仪器(TI，美国)；2） 动力系统组件供应商：Delta(台达，中国台湾)， Flex Power(伟创力，中国)， Lead Wealth(领裕，中国)，光宝(LiteOn, 中国台湾)，麦格米特(Magmeet, 中国)；3）数据中心电 力系统供应商：伊顿(Eaton，美国)，施耐德电气(Schneider Electric，欧洲)，维谛技术 (Vertiv，美国)。

英伟达电源架构加速升级，800V HVDC 增长空间巨大。根据电力电子系统应用智库 报告，随着英伟达率先向 800V HVDC 数据中心电力基础设施过渡，未来 AI 数据中心配电 方式从“低压交流配电”向“高压直流直供”的技术飞跃，将成为 AI 算力中心标配，市场空间 可达千亿级。结合 QYResearch 预测值，我们预测 2024-2029 年，全球 HVDC 市场规模从 10 亿美元增长至 157 亿美元，CAGR 达 73.41%。国内方面，据广州国际电源展数据，目 前我国 UPS 市场规模约 90 - 100 亿元，HVDC 约 10 亿元，渗透率 10% - 15%，提升空间巨 大。

国内 HVDC 市场集中度较高，浙江中恒位居领先。四家第二梯队厂商（中达、维 谛、动力源、科华）各占约 10% 份额。上游器件层面，纳微、禾望等以 GaN/SiC 技术为 核心，支撑 800V HVDC 系统的高效化发展。下游整机集成商（盛弘、科华、麦格米特、 台达、光宝）则各自发挥成本控制、本地化服务和研发优势，助力中国 HVDC 技术从 240V 向 400V/800V 新一代架构平稳演进。

3 柴发：备用电源需求高涨，供不应求景气向上

3.1 柴发为备电系统核心设备，发动机环节加快国产替代

柴油发电机组作为数据中心电力冗余体系的核心设备，承担着应急备用电源“最后保 障”的关键角色。据泽平宏观数据，数据中心供电系统通常采用“电网+UPS+柴发”三级 保障架构：UPS 凭借毫秒级切换能力实现市电中断时的瞬时电力接续，但其储能容量有限 （仅能维持数分钟至数十分钟）；柴发则在 UPS 续航耗尽后启动，以大功率、长时供能特 性（可持续供电数小时至数天），成为数据中心应对长时间停电事故的唯一可靠备份电源， 二者通过“瞬时响应+持续供能”的功能互补，构建起完整的电力保障链条。

设计规范要求数据中心应设立备用电源，柴油发电机为主要备电来源。《数据中心设 计规范》（GB50174—2017）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主用电源的柴油发电机组，也可采用供电网络中独立于主用电源的 专用馈电线路。当主用电源发生故障时，备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用 电负荷。柴油发电机组由底座、柴油发动机、底座油箱、发电机组（即电球）、控制器（起到控制的作用，也起到保护机组的作用）、散热器（风冷：风扇；水冷：水箱）、静音箱等 部件组成。

数据中心用柴发性能等级要求较高。国家标准 GB/T2820. 1—1997《往复式内燃机驱 动的交流发电机组》第一部分：用途、定额和性能中的第 7 条对柴油发电机组规定了四级 性能。其中数据中心用柴油发电机组要求达到 G3 级别，对于频率、电压和波形特性均有 严格要求。

进口品牌与国产品牌的主要差异在于发动机部分，成套配置和成套技术上目前差别不 大。柴油发电机组中国为全球内燃机制造大国，数据中心所用的柴发机组，无论是进口品 牌还是国产品牌，多在国内完成成套制造。进口品牌与国产品牌柴发机组的主要区别在于 柴油机本体，其他所有关键配套组件都是在国内生产。根据 CDCC 数据，进口柴油发动机 在启动到电压建立时间、100%满载时间、油耗等方面评分均为三颗星，领先于国产柴油发 动机。

3.2 柴发技术壁垒高+扩产周期长，供不应求价格持续上涨

全球柴发市场规模快速增长，24-29 年 CAGR 约为 7%。除了数据中心外，柴油发电 机组应用领域还包括高压机组、超级电站、船用机组等。据 Global Info Research 数据， 2024 年全球柴油发电机组市场规模达到了 178.64 亿美元，预计 2029 年将达到 255.09 亿美 元，年复合增长率 CAGR 为 7.39%。2022 年中国占全球市场份额为 27.86%，美国为 19.88%，未来几年，亚太地区的重要市场地位将更加凸显，除中国以外，日本、韩国、印 度和东南亚地区，也将扮演重要角色。

国际大厂占据第一梯队，市场格局较为集中。柴油发电机组市场多年发展已形成成熟 的体系，竞争较为充分。第一梯队为国际龙头企业康明斯、MTU、卡特等，多为整机和主 要部件厂家，原装机为主，性能较强，价格较高，主要服务高端客户，地位较为稳固；第 二梯队包含国产原装、国产 OEM 和部分进口品牌，如潍柴、玉柴、泰豪、科泰、苏美 达、伊蒙妮莎、奔马，国产 OEM 厂家普遍适配国内外多种头部品牌发动机，较为灵活， 价格较第一梯队低，服务中高端市场，在 IDC、金融行业影响力有限；第三梯队为本土中 小型组装厂，主要针对低端民用市场。

柴发产业链具备技术壁垒高，扩产周期长的显著特征。扩产需要全产业链扩，由于柴 发产业链长，要求标准高、工艺复杂，供应商导入严格，一个节点的扩产不及预期，都将 拖累该条产业链的扩产进度。而且大功率机组（1.6-2MW）对发动机、控制系统等核心部 件的技术要求严苛，国内具备规模化交付能力的企业少。智算中心大型化有望推动柴油发 电机需求曲线更加陡峭。AI 算力需求爆发推动数据中心建设加速，全球数据中心柴发冗余 配置率从 80%提升至 120%-150%，当单柜功率密度从 20kW 跃升至 50-100kW，将带动大 功率机组需求同比增长 150%。供需错配背景下，柴发设备价格已进入涨价周期，行业呈 现量利齐升格局。

国产柴油机取得突破，柴发市场持续国产替代。中国柴发行业主要从上世纪 80 年代 开始发展，相对欧美发达国家较为滞后。但从 2024 年开始，国产柴油发电机组原装机厂商 通过验证，开始进入大型 IDC 市场。根据中国移动采购招标文件，2023 年及以往年度采购 的 2000kW 高压柴发为本土 OEM 厂商，主要配套进口品牌发动机；而在 2025 年公布的中 标公告中，潍柴成功中标 2000kW 柴发，低压订单占比 70%、高压订单占比 23%（根据招 标规则估计）。

AI Agent 加速落地，其算力消耗巨大，或进一步催化 AIDC 需求。2025 年 4 月，央视 二台对泰豪科技的采访中提到 1.8MW 的国产柴发机组目前价格 230-250 万，同比上涨约 15%。而据智通财经数据，此前字节锁定玉柴 500 台产能的机组价格已上涨至 250-260 万 元，近期部分急单价格或有进一步提升。2025Q2 起阿里、腾讯等众多厂商将开始落地招 标，柴发紧缺下价格或进一步提升，采用海外发动机的机组价格涨幅已达约 20%（此前涨 幅约 15%），纯外资原装机组价格已超 300 万元，后续涨价催化或持续演绎。 1、近期大厂招标价格再次上涨、已经突破 280 万元。某国产品牌在核心客户价格已经 上涨至 280 万元，环比再度提升。终端缺货供需紧张的格局仍然没有发生转变。从排产 看，内资核心厂商的排产已至 25 年 11 月。预计 4-6 月柴发的价格有望再度超预期。 2、板块回调充分、新一轮布局阶段已至+后续催化密集。柴发板块已经调整 20-30%左 右，调整比较充分。国内 4-6 月大厂招标密集，国产厂商的突破希望较大。后续招标量、 价格、业绩都将逐步形成催化。

（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。）