2025年电力设备行业系列报告：HVDC是大规模数据中心供电升级的趋势，中国公司有机会

一、ICT 设备功率密度升级带动 HVDC 渗透率加速

1、数据中心的供电涉及柜外电力设备和多级电源

1）柜外供电设备： 功能：通常由市电引入，经过变压器等设备将电压转换为适合数据中心设备使用 的电压，海外一般是 400-480Vac，国内一般是 380Vac 或 220Vac 等，为数据中 心的核心设备和系统提供基础电力支持。 特点：可靠性高，一般采用双路市电供电，且两路市电来自不同的变电站或电源 点，以确保在一路市电故障时，另一路市电能立即切换供电，保障数据中心的持 续运行。大部分数据中心还会配备柴油发电机作为备用电源，在市电中断时迅速 启动，为一级电源提供电力支持。

2）一级电源： 功能：对电力进行处理、监测和保障，类型包括不间断电源（UPS）系统、高压 直流（HVDC）系统等。UPS 系统可以在市电中断或电压波动时，通过电池储能 和逆变器将直流电转换为交流电，为数据中心设备提供短暂的电力供应，确保设 备在停电期间能够继续运行一段时间，避免数据丢失和系统崩溃。HVDC 系统则 将市电转换为高压直流电，通过直流母线为数据中心的设备供电，具有更高的供 电效率和可靠性。HVDC 系统内部一般也有蓄电池，在市电中断或电压波动时， 一般通过 DC-DC 升压后，来给数据中心提供短时电力。 特点：对稳定性和可靠性要求高，需要对第一层级电源的电压和频率进行调节和 补偿，确保输出的电力质量符合数据中心设备的要求。同时，第二层级电源系统 通常具有冗余设计，如双路 UPS 或 HVDC 系统，以提高系统的可用性和容错性。

3）二级电源： 功能： IT 负载级，在机柜内部，主要负责将柜外输入的电力转换为适合数据中 心设备实际使用的电压和电流，一般通过机柜内部的电源转换模块（Powershelf） 实现。一级电源主要是 PSU（Power Suply Unit，为 Powershelf 的构成部分）， 其功能是将输入的如 277Vac 转换成 48Vdc 或者 54Vdc。 特点：高电压、低电流。同时，二级电源系统通常具有过流、过压、短路等保护 功能，以确保设备的安全运行。

4）三级电源： 功能：芯片级，在计算板（compute tray）上，主要负责将 PSU 输入的电力进 一步降压，转换为芯片实际使用的电压和电流。三级电源主要是 POL，其有两级， 一级是将 48Vdc/54Vdc 降压到 12Vdc 的 DC-DC，另外一级是将 12Vdc 降压到 1Vdc 的 DC-DC，最终给 GPU 或者 CPU 来提供电力。 特点：低电压、高电流。具有较高的灵活性和可扩展性，可以根据不同设备的需 求进行定制化设计和配置。

2、传统一级电源面临应用瓶颈，需要持续迭代升级

当下一级电源主要用 UPS，其具备备电、滤波、在线监测等三大功能。UPS 通 常由电池组、逆变器和控制系统组成，能够将存储的直流电转换为交流电，维持 数据中心的连续运行。数据中心对供电可靠性要求较高，任何中断都可能导致服 务器宕机、数据丢失或硬件损坏。UPS 的主要作用包括： 1）备电：主电网故障时，UPS 立即切换到电池供电，提供几分钟到数小时的缓 冲时间，允许柴油发电机启动或有序关机。 2）稳定电力质量：电网波动（如电压尖峰或低谷）可能损坏敏感设备，UPS 通 过调节输出，提供清洁、稳定的电力，延长服务器和存储设备寿命。 3）在线监测：通过内置传感器、通信模块与智能管理系统，UPS 可对数据中心 运行状态进行实时采集、分析与远程告警。

在实际的应用中，由于 IT 负载的不断迭代，UPS 在应用的过程中暴露出一系列 问题，包括但不限于： 问题 1：数据中心在快速起量，能否缩短产品的安装时间？ 问题 2：数据中心在快速起量，能否减少配电的占地面积？ 问题 3：数据中心功率的大幅增加，能否减少电转换的损失？问题 4：用电需求大幅增加，是否可以让数据中心更加兼容绿电？ 问题 5：数据中心用铜量大幅增加，能否减少用铜量？ 问题 6：后期维护能否更加简单？支持热插拔等 问题 7：数据中心供电扩容能否更加简单？

2.1 UPS 自身也在升级但无法解决所有问题

方向一：向模块化升级（主要解决问题 6 和问题 7）：模块化 UPS 是一种采用功 率模块化设计的 UPS 系统，由机架（机框）和多个可热插拔的功率模块组成。 每个模块通常包含整流器、逆变器、控制单元和电池管理功能。核心特点：第一， 可扩展性：按需增加或减少功率模块（如从 60kW 扩展到 120kW）。第二，高可 用性：支持 N+1 甚至 N+X 冗余，单模块故障不影响整体运行。第三，热插拔维 护：无需停机即可更换故障模块 方向二：向预制化电力模块升级（主要解决问题 1、问题 2、问题 3、问题 6、 问题 7）：该设备将低压供电系统中的配电、UPS、馈线柜等设备集成为一体， 甚至包括中置柜和变压器，实现了工厂预制、一体化运输和安装。以华为的预制 化电力模块 Fusion Power 6000 为例，根据其官网信息，该产品具备部件融合、 省柜省地；单列部署，免内部接线和桥架。与传统数据中心低压供电系统相比， 电力模块可节省 40%的空间；链路效率提升至 97.8%；交付周期可从 60 天下压 缩至 2 周；而且其采用了全模块化架构，安全可靠，极简维护，支持模块热插拔， 5min 维护。尽管如此，随着用电负荷密度的提升，预制式电力模块设备在供电 架构和电压等级方面仍存在技术局限，影响了供电效率和密度的进一步提升，以 及场地占用面积、系统能效和新能源消纳等方面的表现。

方向三：向中压 UPS 升级（在预制化电力模块的基础上，进一步提高效率，解 决问题 3）：中压 UPS 是面向超大功率、高可靠性、高能效场景的高端 UPS 解 决方案，通过提升电压等级实现更高效、更简洁的供配电架构，是目前 UPS 升 级的方向之一。中压 UPS（Uninterruptible Power Supply）通常指输入/输出电 压等级在 1kV 至 35kV 之间的不间断电源系统。与传统低压 UPS（如 400V）相 比；第一，高功率密度：单套系统可支持数十兆瓦负载，满足超大规模数据中心 需求。第二，低线路损耗：在相同功率下，电压越高，电流越小，输电损耗显著 降低（P_loss ∝ I²R）。第三，简化配电架构：可直接接入园区中压电网，减少 多级变配电环节。 UPS 虽然在升级，但受限于其设计架构，依然有部分问题没有解决：在升级的过程中，能否进一步减少电转化损失，比如去掉电转化的某些环节？能否兼容绿 电，因为光伏、储能普遍为直流电？能否减少用铜量?以上问题成为 UPS 需要解 决的问题。

2.2 结构更简单的 HVDC 成为替代 UPS 的发展路线

采用 HVDC 架构可以取消两级变换，从第一性原理上看效率更高。国内目前主 要 HVDC 的输出电压为 240Vdc 和 336Vdc 的电压。该技术减少了交直流变换环 节，使蓄电池组更接近末端负荷，成为与 UPS 并行发展的可替代方案，在大型 数据中心中得到应用。具体看，在供电架构下，HVDC 内部相较于 UPS 减少了 一级 DC-AC 的变化，同时在二级电源 PSU 内部可以对应减少 AC-DC 的转换， 结构上减少了两级电转化，导致实际的效率高于 UPS。

巴拿马电源进一步提升了 HVDC 的集成度，可减少占地面积、节约施工时间等。 巴拿马电源系统采用 10kV 中压交流直供直流技术，通过移相降压变压器、整流 模块和输出单元直接为 IT 设备提供 240V 直流电。相比传统数据中心的供电方 案： 1）高可靠：系统架构简洁，链路可靠性高，关键部件可以做到 5 年免维护。供 电系统设备数量和安装工程量减少 40%。 2）高效率：整机效率 97.5%，相比于传统 DC 架构整机损耗降低 1/3。大大节省 了运行费用。 3）易维护：模块化设计，系统并联运行，智能监控，任意故障末端设备无感知。 正面操作，前后维护，整流模块支持热插拔，方便维护及更换，整流柜、直流配 电柜可左右并柜。 4）低成本：大幅降低电气设备成本（20%），降低供应链管理成本，安装施工 成本等，提高部署效率。 5）节省施工面积：因柔性集成，占地面积减少 50%，有效提高机房的利用空间 同时也便于系统的产品化。施工安装快速部署。

2.3 机柜功率升级使得一级电源从 UPS 升级到 HVDC 的必要性加强

随着机柜功率的升级，进一步升级供电的必要性加强。目前海外基本使用 UPS 供电，伴随着智算中心芯片功耗的提升，智算中心中整体的功耗在快速提升，UPS 供电也在面临一些挑战。传统交流供电系统在承载能力与空间效率上已逼近极限， 引入 800V HVDC 的必要性加强。这一转型存在两大关键拐点： 第一、经济性拐点：当功率密度达到临界值，交流系统的综合成本（含设备、线 缆、占地、运维、施工等）将全面高于直流方案，继续沿用不再具备经济合理性； 第二、强制性拐点，当功率密度进一步升高，交流系统将面临物理瓶颈：PDU 无处布置、电源机架挤占 IT 空间、线缆/铜排粗重难敷设、灰白区比例严重失衡， 迫使架构必须切换。

800V HVDC 相较于传统 UPS，具体数据层面表现为 第一，电转化效率提升 2-3%。传统数据中心的规模一般在 5-50 MW 左右。通常 以 CPU 为核心，架构单一，依托 CPU 与云存储集群构建虚拟化计算环境，由多 台物理服务器联网协同。而一个典型的 AI 数据中心的规模通常在 100-200 MW 左右，甚至更高，因为 AI 训练和推理需要高功率 GPU 集群和高密度计算，导致 能耗显著增加。根据台达的测算，如果用传统的 UPS 路线供电，效率为 95.08%， 如果用 HVDC 方式供电，效率为 97.52%，效率提高 2.44%。

第二，用铜量减少约 2/3。根据数据中心 800V 直流供电技术白皮书（1.0），以 一个 2.5MW 的数据中心进行测算，在不考虑压降和温度影响下：800Vdc 系统， 电流为 3125A，铜排配置需正负极各 1 根，规格 100×16mm²，总铜排数为 2 根； 而 380V/220Vac 系统（功率因数=1），每相电流为 3798A，铜排配置需每相 2根 120×10mm² 铜排双拼，三相四线共 4 组（8 根），综合用铜量对比为直流 800V 方案铜材用量仅为交流 380V 方案的三分之一。 第三，解决新能源接入问题。1）HVDC 与光伏/风电直流侧高效耦合光伏组件输 出为直流电，若采用 HVDC 配电，可减少逆变→整流的冗余转换：传统路径： 光伏 DC → 逆变器（AC）→ UPS 整流（DC）→ 服务器；HVDC 路径：光伏 DC → DC/DC 升压 → HVDC 母线 → 服务器。可减少电能变换次数，带来效 率提升。2）无缝集成储能系统：电池输出为直流，可直接挂接 HVDC 母线。

3、海外的 HVDC 和国内的 HVDC 有较大区别

海外的 HVDC 供电是一个系统，里面包含 PDU、BBU、Power Shelf 和超容。 1）引入超容：传统数据中心上线运行以后，负载相对比较平稳，很少有极端情 况负载波峰或谷底出现，而智算中心的负载运行特点是不断进行训练任务来进行 高速运算，当它开始训练任务时，负载将会迅速上升到比较高的功耗值，甚至会 达到负载的极限值，而等到这次训练任务结束以后，它的负载又会迅速下降，降 到最低值。这种脉冲式功率的波动对应的将是前面输电线路中的电流的快速波动， 而一个瞬时的大电流将使得前面的电气设备出现“烧坏”的现象。所以，引入了 超容，通过超容来削掉峰值功率，保护整体供电线路。 2）引入 BBU：BBU 是 AI 服务器中提供备用电源的组件，旨在应对电力中断或 波动，确保系统在主电源失效时能够继续运行。AI 服务器，尤其是用于训练大模 型或实时推理的服务器，对连续性要求极高。如果电源中断，即使是短暂的，也 可能导致数据丢失、模型训练中断或硬件损坏，这在数据中心环境中尤为致命。 BBU 通过集成在服务器硬件中，提供微秒级的电源切换能力。 3）PDU 也被嵌入到了 Sidecar Power Rack 里面。在数据中心中的 PDU 一 般承担着分配高压直流电、管理电压、监控电力使用、提供故障保护以及确保安 全的关键功能。从目前各厂家提供的方案看，一个 Sidecar Power Rack 里也集 成了 PDU，使得电源厂商的可为空间进一步增加。

国内的 HVDC 设计相对简单：海外 Sidecar 方案与国内传统的 HVDC 方案对比， 1）国内用蓄电池备电，海外用 BBU 来短时备电； 2）国内并未引入超容，国内当前由于使用的芯片性能相较于海外有一定差距， 解决“脉冲式功率”问题的必要性不强； 3）国内 HVDC 模块转化的电压较小，海外数据为 800Vdc，国内为 240/336Vdc； 4）国内的 HVDC 系统后面，一般还需配一个列头柜，需要占用一 个 IT 机柜的 位置，海外直接融合 PDU 到了 Sidecar 里面。

二、海外 HVDC：中国公司有代工或直接导入的机会

1、英伟达决定短名单，CSP 决定份额

柜外供电的核心在于给 GPU 安全可靠供电，目前英伟达和 CSP 话语权最强。当 英伟达 GPU 开始升级时，考虑到供电升级的影响，会找一些产业链公司做预研， 产品放量时这些公司也会进入供应链短名单。但由于 CSP 是最终的采购方，其 也会在短名单里进一步遴选供应商。 由于目前产品尚在预研阶段，我们认为是否在短名单或者拿到预研需求是当下重 点关注变量。根据英伟达官方文档最新的信息，目前合作的供应商主要有： 1）半导体供应商：Analog Devices(亚德诺半导体)、Infineon(英飞凌)、 Innoscience(英诺赛科)、MPS(芯源)、Navitas（纳威半导体）、OnSemi (安森美)、 Renesas (瑞萨电子)、ROHM (罗姆)、STMicroelectronics (意法半导体)、Texas Instruments (德州仪器)。 2）电源系统供应商：Delta (台达电子)、Flex Power (伟创力电源)、Lead Wealth (比亚迪电子子公司)、LiteOn (光宝科技)、Megmeet (麦格米特) 3）数据中心供电供应商：Eaton (伊顿)、Schneider Electric (施耐德电气)、Vertiv (维谛技术)。

2、服务器电源厂商推 HVDC 的速度更快

电源厂商推 HVDC 相对积极，供电厂商推 HVDC 进度也在加速。由于到了 HVDC 供电阶段，柜外的供电和柜内服务器电源的玩家界定开始变的模糊。在 之前 UPS 供电阶段，柜外用 UPS 供电，厂商为伊顿、维谛、施耐德；柜内为 台达、光宝、麦格米特供服务器电源。到了 HVDC Sidecar Power Rack 阶段， 柜内的服务器电源玩家有机会切到柜外，或有可能改变柜外供电格局，导致这些 玩家相对积极。目前台达、光宝、麦米均已看到其发布的 HVDC Sidecar Power Rack 产品。

3、中国企业有代工或直接导入的机会

柜外老牌供电厂商面临格局重塑风险，或找中国企业代工合作研发产品。由于 27 年预计大规模上 HVDC，研发产品的周期在缩短，过去，中国在新能源、通信等 环节积累了一批有较强研发实力的电力电子公司，这些公司已经具备特定产品从 0 到 1 的能力。当行业变化越快，研发的速度，响应的速度，工程师的综合水 平这类因素将开始定价，中国公司优质工程师的团队将助力其快速帮助北美客户 开发产品。目前，产业链反馈，已有部分公司接到海外 HVDC 协助研发或者代 工需求，这些公司是隐藏在英伟达白名单之下的受益者。 国内部分厂商，也仍有直接导入的机会。英伟达的白名单是动态的，今年 8 月 国产半导体厂商英诺赛科就导入其白名单。由于距离 rubin ultra NVL 576 放量还 有 2 年时间，国内有部分公司过去积淀了较强的电力电子技术，有些新能源公 司也在海外积累了本地化渠道、售后及配电解决方案能力，这类公司有可能弯道 超车，在未来拿下客户需求，导入英伟达短名单。

三、重点公司分析

1、HVDC 相关公司

科华数据： 公司具备风冷、液冷、风液融合、UPS 及高压直流（HVDC）等数据中心产品解 决方案，能够满足边缘数据中心、大型数据中心、通算数据中心、智算数据中心、 超算数据中心等应用场景。根据 Omdia 统计，公司位列 2024 年全球工业 UPS 第四以及亚太工业 UPS 市场排名第一。公司 HVDC 及其集成方案，在腾讯等公 司市占率实现追赶，未来可能加大海外市场拓展。

麦格米特： 公司在服务器电源领域耕耘多年，已具备业界领先的高功率高效率网络电源的技 术水平及产品研发与供应能力，可支持通信、交换机、通用服务器、AI 服务器 等多项场景应用。 公司 PSU 产品已经进入英伟达供应链体系，并开始向 HVDC 等供电环节延伸， 2025年英伟达GTC大会，公司推出800V Sider car rack 方案，单柜功率570KW， 内含19个800V直流输出的30kW PSU以及19个电容模组（Capacitor module）。

科士达： 公司作为国内领先的电力电子与新能源解决方案提供商，在数据中心、光伏逆变、 储能系统等领域已具备深厚的技术积累和市场基础。基于在 UPS 不间断电源系 统、模块化电源、智能配电等领域的成熟经验，公司具备向 HVDC 系统延伸的 天然技术优势。其在功率变换技术、系统集成能力、热管理设计以及智能化监控 平台方面的核心技术，均可平滑迁移至 HVDC 产品线。此外，科士达在与运营 商、互联网企业及大型企业数据中心的合作中，已深入了解用户对高效节能供电 方案的迫切需求。

阳光电源： 公司在电力电子领域积累深厚，较早完成了底层平台与模块化积累，其光伏逆变 器、储能 PCS 等业务保持全球领先，有显著的规模优势。同时，公司长期发展 海外业务，具有较强的北美欧洲市场本土化能力。公司也开始加大 HVDC 等业 务培育，公司在该领域有较好的条件和潜力，并且有能力直接做海外本地化服务，值得重视。

禾望电气： 公司技术与产品研发能力突出，围绕大功率电力电子技术，先后培育风电变流器、 大传动、光伏逆变器、储能、氢能电解槽电源等系列业务，并在风电、大传动领 域保持领先的竞争力。目前，公司围绕大功率电力电子孵化的新一批业务开始落 地，其中，公司 aIDC 相关领域持续重点投入，公司在大功率电力电子有积累， 并有氢能等大容量电源的业务基础，在该领域的竞争优势和潜力大，未来进展值 得期待。

中恒电气： 公司是数据中心高压直流（HVDC）供电方案先行者，牵头制定多项国家标准， 在数据中心 HVDC 产品市占率上具有领先优势，尤其是互联网数据中心和第三 方 colo 数据中心市场。公司 HVDC 及其集成的巴拿马方案，在阿里等头部公司 保持领先的市占率。

盛弘股份： 公司是数据中心电力电子系统核心供应商之一，电能质量产品竞争力强，位列行 业第一梯队。同时，公司还具备 UPS、UPQC 等系列产品供货能力，目前公司 正在探索数据中心 HVDC 相关产品。

2、配套相关：BBU

BBU 是 AI 服务器中提供备用电源的组件，旨在应对电力中断或波动，确保系统 在主电源失效时能够继续运行。后续，BBU 的产品大概率集成在 HVDC Sidecar Power Rack 里面，目前具备相关能力的公司有：

蔚蓝锂芯： 公司主要从事锂电池、LED 芯片及金属物流配送三大业务，全资子公司江苏天鹏 电源有限公司在圆柱动力电池领域具有 18 年的研发和制造经验的积累，拥有目 前国内外顶尖水平圆柱型锂电池智能化产线，具有大规模的圆柱型动力锂离子电 池生产能力。天鹏电源在圆柱电池领域技术积累深厚，尤其在高倍率小动力锂电 池应用领域处于行业领先地位，是进入全球 TOP4 电动工具国际品牌公司供应链 的小型动力电池主要供应商。公司产品与 BBU 方向匹配，目前有向第三方少量 出货用于 BBU 备用电源的电池，也在研发量产专门型号锂电池用于 BBU。

3、配套相关：超容

从目前 HVDC Sidecar Power Rack 的产品图来看，将引入超容来削峰，目前国 内主要公司有

思源电气： 公司子公司烯晶碳能（GMCC），是一家专注于超级电容器研发和生产的企业， 成立于 2010 年，总部位于中国无锡。该公司是全球第二家应用于乘用车的超级 电容器制造商，也是第一家开发出 3V 4000F 超级电容器单体的厂家。烯晶碳能生产的高品质超级电容器，具备导入数据中心的能力。

江海股份： 公司主业包括：铝电解电容器（及核心材料）、薄膜电容器、超级电容器等产品。 在超级电容领域，公司已具备性能、产品线、产能基础，发电侧和用户侧调频项 目越来越多，特别是在针对 AI 服务器和数据中心功率补偿方面和国内外多个重 点客户共同推进研发，取得阶段性成效，前景可期。

4、配套相关：变压器

金盘科技： 公司布局 AIDC 全栈式供电解决方案。公司在美国接触数据中心业务较早，能够 敏锐感知客户需求，并快速布局，从变压器优势产品拓宽至电源模块，其电源模 块上半年收入已实现同比翻倍。此外，公司前瞻性布局新型供电架构研发，把握 HVDC 和 SST 迭代趋势。

伊戈尔： 公司持续加大在数据中心电力设备领域的投入，变压器实现品类扩张，从移相变 拓展至油变、干变，并打开日本、美国市场，上半年斩获较大规模订单。数据中 心变压器产能在 Q2 逐步释放，后续随着高毛利海外订单交付，盈利水平有望持 续提升。此外，公司基于车载电感的技术积累，正在研发数据中心电感产品，不 断丰富产品组合，未来数据中心业务增长动能较强。海外配电变压器整体需求保 持高景气，公司上半年在美国市场实现 0-1 突破，毛利率提升明显。公司美国变 压器工厂预计年内投产，有助于进一步打开美国市场。

四方股份： 公司已有 IDC 相关的订单及收入，此前偏重控制保护。AIDC 项目容量更大，后 续在电源方案、能耗功率优化方面的可为空间更大，有望打开新局面。此外应用 层面公司增设人工智能工作室，研发覆盖电力领域多业务场景的四方 AI 大模型 矩阵，已成功应用于特高压智能巡视、负荷预测与调度优化、运检等场景。

编辑：火腿肠