2026年电子行业专题报告：超级电容进入行业爆发元年

AI 算力革命，驱动数据中心储能需求变革

1.1 全球 CSP 持续加码资本开支，驱动算力基础设施扩容

全球八大云服务厂商（CSP）持续加大资本开支，有望推动服务器扩容。TrendForce数据显示，Google、AWS、Meta、Microsoft、Oracle、腾讯、阿里巴巴、百度这八大云服务厂商的资本开支从 2021 年的 1451.0 亿美元增长至2024 年的2609.0亿美元，2021-2024 年复合增长率达 21.6%；该机构进一步预测，2026 年全球八大云服务厂商资本开支有望达到 7100 亿美元，2024-2026 年复合增长率或将达到65.0%。

海内外云厂商加速布局服务器相关领域。2025 年 Google 在Cloud Next 大会正式官宣 TPU Ironwood 全面商用；AWS 于 re:Invent2025 大会发布Graviton5自研CPU，其 3nm 先进制程、192 核设计让通用计算性能较前代提升25%，为AI 训练提供高扩展算力。国内厂商腾讯、阿里巴巴、百度也陆续推出核心产品，凭借技术迭代优化算力与能效表现，夯实云与 AI 场景的底层基础设施支撑。

全球 AI 服务器市场出货量稳步增长。据弗若斯特沙利文数据显示，全球服务器出货量从 2024 年的 1400 万台增长至 2024 年的 1600 万台，预计2030 年将进一步增至1950 万台，2024-2030 年复合增长率达 3.35%。其中AI 服务器成为市场核心增长引擎，2024 年出货量已达 200 万台，预计 2030 年将攀升至650 万台，2024-2030年复合增长率达 21.71%。

全球服务器市场的持续扩容在带动算力基础设施建设需求的同时，也对数据中心底层供电系统的稳定性、能效与承载能力提出了更高的要求。

1.2 算力增长下，数据中心电力需求不断提升

数据中心供电包含 UPS（不间断电源）与 HVDC（高压直流供电）。HVDC是一种利用高压直流电进行电力传输与分配的技术，主要功能是将交流市电转换为高压直流电，为设备提供稳定且高效的电力支持。而 UPS 是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压恒频不间断电源，作为重要的外部设备，它能够为负载提供持续、稳定、不间断的电源供应。

相较于 UPS 而言，HVDC 具备结构相对简单、可靠性高、效率高、投资成本低等优势。HVDC 采用模块化设计，供电流程仅需“AC→DC→DC（适配数据中心电压）”的变换步骤；而 UPS 需经历“AC→DC→AC→DC”的多级变换。变换次数的减少不仅降低了 HVDC 的能耗，还使其系统供电效率提升至 95%，同时HVDC在负载率、占地面积、建设成本等维度也均更优。

NVIDIA 芯片算力性能持续迭代升级，从 A100 到 GB200 的演进过程中，核心计算能力实现跨越式提升，不同精度下的算力表现及互联带宽均呈现阶梯式增长态势。

AI 芯片算力提升的同时，TDP(热设计功耗)呈指数级增长。以NVIDIA芯片为例：A100 TDP 热设计功耗的 400W 攀升至 GB200 的 1200W、GB300 的1400W。

单芯片功耗跃升推动单集群算力功率从 KW 级迈入 MW级，对供电架构提出全新要求。2025 年 5 月，NVIDIA 首次提出 800VDC 供电架构构想，以应对AI 算力向MW级攀升的供电挑战。同年 11 月 NVIDIA 联合产业链正式发布800 VDC高压直流供电架构，通过简化供电链路降低铜损、提升效率，成为新一代AI 数据中心主流方案。

1.3 传统储能难以适应 MW 级数据中心供电

AI 算力迈向 MW 级，供电系统对储能配套提出三大核心要求：毫秒级响应速度、高功率密度、宽温域稳定运行。传统储能方案的性能短板与该场景的适配矛盾日益凸显：1）传统储能电池相对新型储能技术功率密度偏低，既难以适配高密度算力集群的紧凑部署需求，也无法支撑 MW 级算力平台的持续稳定供电。2）传统铅酸电池化学反应速率慢，从接收放电指令到输出稳定功率需秒级响应，无法平抑 AI 芯片启动时 2-3 倍的瞬时功率峰值，易引发配电系统过载跳闸；主流锂电池储能系统切换响应延迟超 200ms，既不满足电网毫秒级闪停的应急响应要求，也难以匹配 HVDC 与后备发电机的切换时序协同。 3）以铅酸电池为主的传统储能电池，在数据中心高温环境下衰减加速，通常2-3年即需更换。

超级电容适配 MW 级算力供电核心痛点

2.1 超级电容是介于传统电容器与蓄电池之间的新型储能产品

超级电容是一种介于传统电容器与蓄电池之间的新型储能产品。传统电容以物理形式静电储存能量，它们由两个导电表面（也被称为电极）组成，由电介质或绝缘体隔开。电池以化学形式储存能量，基本结构除了正负电极，还包括隔膜和电解质。超级电容融合了电容和电池的优势，兼备电容快速充放电和电池储能特性，有效填补了两者之间的空白。超级电容器适用于需要高功率、长寿命、可靠性、快速充放电和安全性的应用场景。

超级电容器与静电电容结构不同，在正负电极之间没有电介质。相反，填充在两个电极之间的是一种含有正负离子的电解质。超级电容的结构类似于电池，但又不同于电池依靠发生化学反应进行储能。

在电极表面形成的一对电子和正离子的电状态被称为“双电层”，它起到了电介质的作用，并提供了高电容。同时，活性炭粉末被应用于电极的集电器上。由于在每个粉末与电解质连接的表面形成双电层，这大幅增加了双电层的实际表面积。而超级电容器的电容值和储能值与其电极的表面积成正比。因此通常使用具有相当大表面积的粉末活性炭作为电极材料以获得高电容和高储能。超级电容器通过离子移动到碳表面进行充电，当离子从碳表面移开时则进行放电。

2.2 超级电容：功率密度高、使用寿命长

超级电容器相对于锂电池具有更高的功率密度、更长的使用寿命，并且充电和放电速度快得多；缺点是超级电容器的能量密度比锂电池低。从性能定位来看，超级电容器既区别于仅具备高功率密度的传统电容，也不同于能量密度占优的化学电池，其能量密度与功率密度均处于二者之间。

由于这种特殊的性质，超级电容更多地被使用于储能解决方案中。相对于传统的锂电池和铅酸蓄电池，超级电容除了能量密度较低的缺点以外，在功率密度、充放电速度、等效串联电阻（ESR）、温度特性、使用寿命等方面都具有明显的优势。

2.3 数据中心是最适合超级电容的应用场景

超级电容目前已经广泛应用于电动车，轨道机车，农用机械以及数据中心等领域。目前全球数据中心正处于高速基建周期，这对于数据中心中的备用电源系统市场形成了巨大的需求拉动。

编辑：火腿肠