2025年柜外电源行业专题:从UPS到SST,AIDC供电革命创千亿蓝海市场

  • 来源:东吴证券
  • 发布时间:2025/12/01
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柜外电源行业专题:从UPS到SST,AIDC供电革命创千亿蓝海市场.pdf

柜外电源行业专题:从UPS到SST,AIDC供电革命创千亿蓝海市场。高压直流配电技术是未来AIDC供电的方向。相比传统交流供电,直流克服了交流传输的“集肤效应”,具有输电损耗低、用铜量低、供电线路投入低等优势。未来AIDC随着算力芯片性能提高向高能耗、高功率密度发展,高压直流配电技术的应用能够助力AIDC客户降低系统能耗,提高数据中心供电能量密度,并有助于实现绿电和算力的协同,HVDC将是下一代AIDC供电的方向。柜外HVDC电源放量在即,巴拿马有望成为主流、SST将是最终方案。基于UPS的数据中心供电架构本质是传统交流配电系统设计标准下的产物,柜外电源向高压直流技术方...

直流配电规模化应用元年已至

19世纪电流之战中交流胜出,影响深远

直流与交流的区别主要体现在方向是否随时间变化。广义上讲,直流电的电流流向单一、方向不作周期性 变化。交流电的电流大小、方向随时间作周期性变化。 

特斯拉爱迪生“电流之战”以交流胜出告终。19世纪末特斯拉交流电远距离输电技术全面取代直流电而赢 得电流之战。其发明的三相交流电及其感应电机设备、以及110V、60Hz供电标准在美国等沿用至今。原因 有三:第一,彼时直流尚无法实现变压,而交流电因易于变压实现的传输高效性尤其是远距离中的优异表 现受到认可。第二,交流发电只需在城市中心建设一个发电站,设备结构也简单、维护成本低,而直流电 电站投入高得多、且导线成本与损耗双高;第三,多相交流感应电机、交流电表的发明,绝缘安全技术的 提升等客观促进了交流系统发展。

发输配电多环节共同驱动直流渗透率提升

负载侧:直流负载渗透率大幅提升,如新能源汽车、AI服务器、电子设备等,终端直流化率越来越高, 通过适配器接入交流系统产生大量损耗,用能效率低,直流用电生态日趋成熟。

电源侧:光伏、储能是天然直流电源,但当前必须通过逆变器转换为交流电并网,逆变过程会产生损耗, 而通过直流并网无需逆变环节,损耗低。

传输侧:交流电因“集肤效应”导致传输效率低、对地产生电容电流、线路损耗大,而直流传输在线路 上节省三分之一的导线,无“集肤效应”导体利用率更高,线损低且不需要电抗补偿电容电流,输电 CAPEX更低。

装备侧:功率半导体器件大幅降本,高压大功率电力电子器件应用广泛,直流变压器、直流断路器、直 流电能表等直流供配电装备技术成熟,装备成本大幅下降,具备产业化落地基础。

数据中心成为直流配电最佳应用场景

未来智算中心的特征:高能耗、高功率密度、高稳定性。直流配电良好满足数据中心供配电要求,必将成 为未来数据中心主流路线。

能耗上,直流配电AC/DC转换环节少、损耗少,能显著提升数据中心能源利用效率;功率密度上,电缆耐 受直流电压能力比交流高3倍以上,且直流方案能减少铜材消耗并压缩电源设备占用空间,匹配数据中心高 功率密度需求;稳定性上,直流设备故障节点少且故障响应速度在毫米级,可有效保障IT负载运行稳定性; 能源利用上,直流母线能直接接入光伏、储能等新能源设备而不需额外逆变环节,有助于数据中心消纳绿 电实现Opex的下降。

长期来看,直流运维与能耗成本更低,全生命周期更经济,且能够随数据中心需求的发展扩展到更高功率 机架。

AIDC配电系统架构向直流化、高压化进化

AIDC加速向直流化、高压及高密方向演进

供电技术进化的底层逻辑:1)从提高用电效率、降低铜耗和降低Capex的角度,国内阿里携手中恒和台达 推广240/336V的HVDC系统(直流化);2)随着AI算力需求的增长和高性能GPU的部署,IT负荷功率大 幅提升,同时AIDC存在物理空间有限+系统散热问题,迫使供配电功率密度大幅提升,供电系统向 800V/±400V 高压直流系统发展;3)远期AIDC向GW级发展,进一步提高供电效率+绿电高效接入+提高 建设效率+供电与算力分开,SST(固态变压器)等集成供电架构有望成为主流。

UPS为主流供电方案,存在效率、功率密度等缺陷

UPS为当前数据中心主流配电方案:UPS方案应用已久,配 套设备完善,当前数据中心装机规模大部分在几MW到十几 MW区间,功率密度需求较低,UPS方案占主导地位,国内 UPS渗透率约为85-90%,240V/336V HVDC逐步替代中, 海外渗透率超95%,主要系海外对于应用新方案较谨慎。 UPS当前发展聚集于原技术路线上的缝缝补补:传统UPS功 率器件以IGBT为主,单设备最高效率约95%,随着对能耗要 求逐渐提高,头部公司采用SiC器件作为主功率器件,最高效 率可提升至97.5%,但从电压变换结构上仍旧为两级损耗。 UPS是传统交流配电系统设计标准下的产物,产品+技术成熟, 但对于未来AIDC的需求来说,UPS将逐渐退出历史舞台。

AIDC直流配电已是大势所趋

数据中心直流化的趋势已经明确,配电链路更加简化、更加集成的方向发展:根据英伟达800V供电白皮书和 数据中心800V直流供电技术白皮书(1.0),AIDC的直流化按照交流接入方式可以分为1)低压整流、2)中 压整流,其中中压整流方案按照降压原理进一步分为1)保留工频降压环节和2)全面取消工频变压器(SST 方案),从趋势来看,配电链路是朝着更加简化、更加集成的方向迭代。

HVDC技术与直流充电模块高度同源,相关企业或可快速切入

传统HVDC整流模块从拓扑结构上与直流充电模块相似,技术同源,参数要求略有差异:1)拓扑结构上,模 块化HVDC和直流充电桩模块都为前级三相全桥PFC+后级LLC,拓扑结构相似;2)具体参数上,直流充电桩 充电模块目前主流功率为30kw、40kw,HVDC单模块功率区间在25-30kw。输出电压方面HVDC要求稳定输 出240/336V电压,下一代则为800V电压,直流充电桩则根据车辆系统参数输出150-1000V电压,意味着直 流充电桩的高压技术可直接覆盖HVDC要求范围;3)技术参数层面,数据中心的HVDC要求效率保持稳定且 对轻载效率要求较高,而直流充电桩模块要求高峰值效率和快响应速度,因此在底层驱动和部分硬件的设计上 会有所不同。

核心竞争力为市场能力和客户资源:对于HVDC电源行业,技术门槛较低,核心竞争力在于市场拓展能力与客 户结构,CSP的供应商短名单长期保持稳定,对价格敏感度较低但对质量和可靠性要求极高,切入难度较高, 因此成功绑定大型CSP厂商或头部TIER 1的设备制造公司有望脱颖而出。

海外明确SST技术路线,用户侧+产业端加速推进

NV、海外CSP已明确SST技术方案,SST具备高确定:NV 近日发布的HVDC白皮书中明确指出SST为下一代供电方案, 并给出技术路线指引。Google于OCP2025提出从路径探索 型向高密度型迭代的路线,高密度型可实现34.5kVac转换为 ±750Vdc,微软同样已明确其SST方案,NV和各大CSP技术 方案的确定给SST产业趋势带来高确定性。

海外Tier1产品有序推进中,伊顿、台达走在前列。伊顿已 有产品落地,近日已有小批量供货准备量产中,其24年12月 与世纪互联合作10kV 中压能源路由器解决方案,应用2MW SST,并于25Q2收购 Resilient Power进一步深化SST技术 储备;台达25年9月首次发布其SST产品,实现能效98%+; 维谛、施耐德正在加速产品开发中,目标尽快推出样机。

国内柜外电源产业链完善,有望借外资东风突破北美市场

UPS:海外厂商占主导地位,国内市场份额较集中

25年数据中心UPS全球市场空间将达541亿元,国内市场份额较小。根据我们测算,2025年全球数据中心 UPS市场规模达541亿元,同比+52%,总体高速增长,其中国内市场份额18亿元,份额占比较小。

行业头部厂商为施耐德、伊顿等,国内市场华为为龙头。全球方面,2022年CR5为施耐德、伊顿、维谛、 华为、科华,合计市占率超过65%;国内方面,华为是多年龙头,2023年市占率达18%,主流厂商包括科 华、科士达等国内厂商,及维谛、山特、施耐德、台达等海外厂商。

核心竞争力在于产品可靠性与客户资源,国内厂商切入海外市场难度较高。技术上,UPS发展多年,当前 核心要求为稳定供电,头部厂商具备产品可靠性优势;客户上,海外客户资源多为伊顿、施耐德、维谛等 头部Tier 1抢占,供应结构稳定,国内厂商直接切入难度较高。国内UPS下游客户主要包括运营商、互联网、 银行、政府等,客户粘性高,华为、科华、科士达等具备长期项目经验并与下游客户联系密切者具备较大 优势。

HVDC:国内厂商具备多重优势,不同配电方案对应厂商不同

技术端已有深厚储备。800V/±400V HVDC在技术端的核心要求为PFC+LLC二级电路的设计能力、总体集成能 力和高压处理经验,240V/336V HVDC在国内已得到数年应用,中恒、科华等服务器电源厂商积累了丰富的应 用与配套经验,优优绿能等充电模块厂商又在技术上具备高度同源性,国内厂商有较强技术优势。

人才端高度重视、持续投入。国内工程师资源丰富且人工成本明显低于海外,国内HVDC厂商高度重视人才投 入,研发费用率持续增长,截至24年底,麦格米特研发人员已超2800人,其余HVDC厂商研发人员同样逐年提 升,研发人员占比高,且较多具备在海外Tier1的研发工作经验,人才优势明显。

国内产品更加成熟,800V加速研发中。国内率先落地巴拿马电源和模块化HVDC电源产品,中恒等已有成熟产 品投入市场,800V/±400V产品各厂商正在加速研发中,相对海外厂商具更备项目经验优势,麦格米特已在 GTC2025上推出800V样机,国内厂商预计在产品端进度领先。

Sidecar电源体积小,对集成能力要求高,短期看国内主流厂商更适合独立电源柜方案。服务器电源厂商具备 较强的集成能力以控制机柜体积,切入sidecar方案相对容易,主要厂商包括麦米、欧陆通等。中恒、科华等厂 商已落地240/336V HVDC和巴拿马电源产品,相关配电系统设计可直接沿用,更适配独立电源柜方案,此外 科士达、优优绿能、通合等新进入者前期采用独立电源柜方案将更容易实现产品落地。

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(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。)

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