液冷行业：AIDC智算中心-高功率、高压、直流、液冷趋势的投资机会梳理(一)

2025年1月20日AIDC智算中心-高功率、高压、直流、液冷趋势的投资机会梳理（一）行业评级：看好分析师刘巍邮箱liuwei03@stocke.com.cn证书编号S1230524040001证券研究报告分析师邱世梁邮箱qiushiliang@stocke.com.cn证书编号S1230520050001研究助理白浪邮箱bailang@stocke.com.cn添加标题95%摘要21、动态负载特性对智算中心基础设备提出更高要求；供电架构趋于高压化、直流化。•高压化：高压带来更高功率，为高功率机柜提供更优解决方案。•直流化：直流提升供电效率，减少电能损耗。2、液冷技术逐渐成为智算中心应用主流；冷板技术以兼容性、可靠性等优势有望迎来爆发。•液冷技术相对于风冷，具备低能耗、高散热、低噪音等技术优点，未来有望在AIDC广泛应用。•冷板技术在行业内具有 10 年以上的研究积累，技术成熟度最高。3、柴油发电确保电力保障，总功率、升功率和启动可靠性决定了柴发产品技术水平•持续供电时间长，可在 UPS 储能耗尽后接力供电，为数据中心提供长时间、稳定且可靠的备用电力保障。•柴油发电机不受电网波动的影响，能独立稳定地运行。•大功率的柴油发电机可为智算中心提供更强劲的电力支撑；启动可靠的柴油发电机可确保停电后发电机组能够第一时间启动，来维系整个数据中心的用电需求。4、投资建议•散热系统方面，建议关注研发和定制化能力强的液冷厂商：英维克、申菱环境；应急电源方面，建议关注技术能力优秀的大功率柴油发电机厂商：潍柴重机、科泰电源、泰豪科技。5、风险提示•海内外宏观和政策环境恶化；智算中心发展低于预期； AI应用发展不及预期。·目录C O N T E N T S010203304供电架构趋于高压化、直流化液冷技术逐渐成为主流；冷板技术有望迎来爆发总功率、升功率和启动可靠性决定了柴发产品技术水平风险提示供电架构趋于高压化、直流化01Partone4动态负载特性对智算中心基础设备提出更高要求015资料来源：数据中心运维管理，AI云原生智能算力架构，浙商证券研究所•发展趋势：随着生成式人工智能兴起，医疗、金融、制造等多领域对人工智能应用需求大增，传统数据中心的计算能力渐显不足。在此背景下，智算中心（AIDC）应运而生。主要指标云数据中心智算中心算力类型通用算力智算算力算力来源基于CPU芯片的服务器基于GPU、FPGA、Al芯片等输出的人工智能计算平台应用领域面向众多应用场景，应用领域和应用层级不断扩张，支撑构造不同类型的应用面向Al典型应用场景，如知识图谱、自然语高处理、智能制造、自动驾驶、智慧农业、防洪减灾等主要投资主体互联网、运营商等企业为主Al企业、政企共建单机柜功耗4-6KW20-40KW智算中心的负载波动情况非常大，呈现出新的动态负载特性：大幅度：智算负载功耗波动幅度可能超过额定功耗的80%，即智算中心的负载功耗可能从10%快速突变至80%，甚至100%；并发性：人工智能（AI）大模型具有并发运算的特点，故整体集群性总功耗呈现出动态快速变化 ；瞬时冲击：某些算力模型可能出现400us～50ms左右的负载冲击，幅度可能达到额定负载功耗的150%，它取决于POD运算模型及软件算法。新的负载及能耗要求对智算中心基础设备提出更高要求：供电架构稳定性升级，冷却技术换热效率提升及能耗降低等。表：数据中心类型及应用场景供电架构稳定性高散热要求高直流化高压化智算中心三大痛点HVDC液冷技术柴油发电机传统数据中心：柴油发电机组、UPS和散热系统成本占比较高016资料来源：中研网，浙商证券研究所数据中心构成：数据中心建设中，主要的成本包括IT设备成本和非IT设备成本。其中：•IT设备主要包括服务器、网络设备、安全设备、存储设备等;•非IT设备主要包括柴油发电机组、电力用户站、UPS、配电柜等。其中，柴油发电机组占比最高，约为23%。数据中心IT设备IT算力设备通信设备非IT设备供配电散热系统管理系统23%20%18%8%8%7%6%3%4%3%柴油发电机组电力用户站UPS配电柜冷水机组精密空调机柜列头柜静电地级冷却塔图：数据中心基础建设构成图：我国数据中心基础非IT设备成本占比智算中心时代：柴油发电机组、HVDC和散热系统带来新增量017资料来源：数据中心基础设施运营管理、浙商证券研究所整理•智算中心时代，为了适应新的负载及能耗要求，柴油发电机组、HVDC和散热系统重要性均高于数据中心。图：智算中心市电HVDC柴油发电新能源电池PDUAC load其他系统PSU ShelfPDU服务器液冷系统：包括制冷塔、循环水泵、软水系统、定压补水、管路辅件、控制系统10kv380V1000V350-900V400-800V240-800VBus48V0.7-1.8V99%98%94%注：本图展示的是HVDC为核心的供电系统，供电电源也可通过UPS交流形式供电。供电系统架构：由传统基础设施供电架构向全直流高压演进8供电架构变化：目前智算中心供电架构由UPS传统架构向全直流供电架构逐渐变化。相比传统架构，全直流供电架构将原UPS输出交流电部分替换为由HVDC直接输出直流电。UPS ：在市电模式下，电流需经过整流和逆变两个环节，电能转换过程中存在较多损耗；HVDC 系统：直接输出直流电，减少了逆变环节，从而显著降低了能源消耗，能为数据中心节省可观的电力成本。图5：由传统基础设施供电架构向全直流高压演进资料来源：阮勇,成军,田洁,等. 双碳背景下的智算中心供电系统架构优化分析[J]. 邮电设计技术,2023(12):16-19. DOI:10.12045/j.issn.1007-3043.2023.12.004.，数据中心基础设施运营管理，浙商证券研究所UPSHVDC电能转换整流+逆变整流输出电压高正常体积小大效率高一般液冷技术逐渐成为主流；冷板技术有望迎来爆发02Partone9液冷技术逐渐成为智算中心应用主流0210数据中心能效新挑战：1）以GPU算力为核心的智算中心带来更高散热功耗、更短距离高带宽的组网技术、以及不断提升的数据中心功率密度。传统风冷散热能力无法解决智算中心用电单元的散热难题。2）城市建设数据中心在面积受限情况下，部署高功率密度机柜成为有效解决方案，但已远超风冷方案散热极限。液冷技术发展提升PUE能效：液冷利用液体的高导热、高传热特性，在进一步缩短传热路径的同时充分利用自然冷源，实现了 PUE 小于 1.25 的极佳节能效果。图：数据中心制冷技术对应 PUE 范围图：机柜功率密度与制冷方式资料来源：中兴通讯液冷白皮书.，浙商证券研究所液冷技术优势：低能耗，高散热，低噪声0211•风冷技术：利用空气作为冷媒，将服务器等设备产生的热量传递给散热器模块，再通过风扇或空调制冷等方式将热量散发到周围环境中。空气的比热容较小，导热系数低，风冷在处理高热量负载时散热能力不足。•液冷技术：通过液体作为冷媒，将服务器等设备产生的热量直接或间接地传递出去，从而实现高效散热。低能耗：液冷散热技术传热路径短、换热效率高、制冷能效高。高散热：液冷系统常用介质的载热能力、导热能力和强化对流换热系数均远大于空气；液冷直接将设备大部分热源热量通过循环