电气设备行业投资策略：AIDC之超级电容深度｜国产替代正当时

1证券研究报告作者：行业评级：上次评级：行业报告 | 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明电气设备强于大市强于大市维持2024年3月10日（评级）分析师 孙潇雅 SAC执业证书编号：S1110520080009AIDC之超级电容深度 |国产替代正当时行业投资策略摘要2请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1、AIDC为什么用超级电容？ 超级电容通过静电作用或电化学反应来储存能量，有着功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等一系列令人瞩目的特点，可以在数据中心中充当备用电源，并且相较其他备用电源具备高能量密度、高工作电压、寿命长等优势。并且还能有效解决AIDC的峰值功率问题。2、AIDC超级电容的技术门槛？ 英伟达采取的是武藏的LIC方案：目前英伟达供应链采取的是AIDC超容方案是武藏（MUSASHI）与FLEX合作推出CESS方案，其中采用锂离子超级电容（LIC）（又称混合型超级电容/HSC）。武藏的CESS方案是将28颗LIC整合为一个模组（1U），对应15-21kW的功率，使用寿命为6年。 锂离子电容器（LIC）采用混合结构，正极与电气双层电容器一样使用活性炭，负极则与锂离子电池一样使用石墨，同时还采用了预锂化技术，由此LIC在更高层次上兼具两者优点的性能。3、AIDC超级电容产业链上下游怎么看？ 武藏具备深厚的LIC技术积累：武藏2020年通过收购JMEnergy获得锂离子超级电容技术，向能源领域转型。JMEnergy在2008年成立并建立全球首个LIC量产工厂，为AIDC应用场景奠定了LIC技术基础，目前已进入英伟达供应链。 据武藏称，来自中美两国产业下游的AIDC超级电容业务咨询持续增多，需求旺盛。武藏产能计划从20万颗/年快速扩产至650万颗/年。4、建议关注【江海股份】 公司具备深厚的锂离子超容技术积累：江海股份的锂离子超容技术是在2013年受让于日本ACT公司，并且江海股份的HSC技术已经在车辆、医疗仪器、新能源、电网、智能三表、AGV、港口机械等领域进入批量应用阶段。风险提示：IDC增长不及预期、产品价格下降超预期、后进入者的不确定性3请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明AIDC为什么用超级电容？AI产业发展带来对“削峰+备用电源”的高需求1超级电容可以充当备用电源，英伟达配置超级电容为其打开在AIDC的4资料来源：武藏官网，天风证券研究所 英伟达供应链将配备超级电容，为其打开市场空间。 超级电容具备“备用电源”功能：超级电容是介于传统电容器和电池之间的储能 “新星”。它通过静电作用或电化学反应来储存能量，有着功率密度高、循环寿命长、充放电速度快等一系列令人瞩目的特点。超级电容可以在数据中心中充当备用电源，并且相较其他备用电源具备高能量密度、高工作电压、寿命长等优势。图：武藏公司的超级电容作为电源方案的一部分供给AI服务器机柜AI技术的进步带来AIDC对超级电容解决峰值功率问题的需求5资料来源：武藏官网，天风证券研究所 AI产业中会有峰值功率问题：随着AI的LLM技术的发展，会给数据中心带来峰值功率的问题，将导致GPU性能削减20%-30%与数据中心基础设施、电力系统的故障问题。而超级电容作为可以快速充放电的储能元器件，可以在AIDC中解决此问题。 AI技术进步助力AIDC规模扩张：随着技术进步，AI将持续往低成本、高效率方向发展，生成式AI的应用进一步普及，随之而来的AIDC规模扩张将带来更多的电力削峰需求。图：生成式AI的技术进步会带来对电力削峰的更高需求图：AIDC的电力尖峰问题会导致GPU性能下降与IDC基础设施、电网的故障6请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明AIDC超级电容的技术门槛？LIC技术具备“空间节约+使用寿命”独特优势2AIDC超级电容的技术门槛：锂离子超级电容技术（LIC）7资料来源：武藏官网，天风证券研究所 英伟达采取的是武藏的LIC方案：目前英伟达供应链采取的是AIDC超容方案是武藏（MUSASHI）的超级电容方案，其中采用锂离子电容器（LIC）（又称混合型超级电容/HSC）。武藏的CESS方案是将28颗LIC整合为一个模组（1U），对应15-21kW的功率，使用寿命为6年。图：在武藏的CESS方案中，28颗LIC组成一个模组，对应15-21kW功率LIC在结构上融合了传统超级电容与锂离子电池，兼具两者的特点8资料来源：武藏官网，天风证券研究所 传统超级电容和锂离子电池具备不同的特性✓ 传统双电层超级电容（EDLC）：双电层电容器(EDLC)通常被称为“超级电容器(supercapacitor或ultracapacitor)”，是一种能量惊人的无源储能元件。EDLC具备寿命长、安全性强、高输出等优势。✓ 锂离子电池（LIB）：锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。相应的，LIB具备高工作电压、高容量、低自放电等优势。 LIC融合了二者的结构与特性：锂离子电容器（LIC）采用混合结构，正极与电气双层电容器一样使用活性炭，负极则与锂离子电池一样使用石墨，同时还采用了预锂化技术，由此LIC在更高层次上兼具两者优点的性能。图：锂离子电容结合了锂离子电池与双电层超级电容的特点与优势锂离子超级电容在更高层次具备EDLC与LIB的性能优势9资料来源：武藏官网，天风证券研究所 LIC同时兼具较高的功率密度与能量密度：锂离子电容器正极使用与双电层电容器相同的活性炭，负极使用与锂离子电池相同的碳材料，但由于其独特的预掺杂而具有较高的输出密度和能量密度锂离子设计，是下一代储能装置，而不像传统超级电容与锂离子电池那样在单一参数有明显短板。 LIC兼具EDLC的寿命优势与LIB的电压优势：锂离子电容器可以在比双电层电容器更高的电池电压下使用，并且具有出色的高温耐久性。 这是因为设计是通过预掺杂降低负极电位来抑制负极电位的增加，同时也抑制负极的劣化，因此即使是高耐久性也能实现，循环寿命可以达到80万次以上。图：锂离子电容器具备较高能量密度与功率密度LIC具备“空间节约+使用寿命”独特优势，是AIDC削峰元器件最现实的10资料来源：武藏官网，天风证券研究所 锂离子超级电容能有效地节约机柜空间：以功率66kW的AI服务器机柜为例，LIC只占机柜空间的10%，留下更多空间给其他IT设备、电力设备。同等功能下，EDLC需要占40%机柜空间，严重浪费机柜内的空间。 锂离子超级电容具备寿命与耐久优势：锂离子超级电容在AIDC的服务器机柜中使用寿命长达6年，并且在耐高温方面有优势，可靠性更强。与此相比，锂离子电池只有3个月的使用寿命，而双电层超级电容只有3年的使用寿命，并且两者的耐高温性能不足，有劣势。 总体上看，锂离子电池、超级电容的其他解决方案在空间占用或循环寿命方面有短板，难以实际运用到AIDC中。图：在66kW功率AI服务器机柜的削峰方案中，LIC具备最佳的空间节约与使用寿命11请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明AIDC超级电容产业链上下游？国产替代对标英伟达链