AIDC系列（四）：柴发机组——供需错配下的高景气赛道

证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明01证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明——供需错配下的高景气赛道2025年3月13日AIDC系列（四）：柴发机组民生电新 邓永康/李佳/赵丹/许浚哲证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明•智算需求已进入高速增长阶段，驱动数据中心柴发需求提升。在需求推动下，中国智算中心市场投资规模高速增长，中国智算中心（AIDC）产业发展白皮书（2024年）显示，国内智算中心未来5年迎来发展窗口期，国内智算中心产业目前处于高速增长期，未来 3 年全国在建及拟建智算中心资源规模至少为截止2023 年底投产规模的五倍，增量算力规模约 770EFLOPS ((FP16)， 折合市场投资超 5000 亿元。若以柴发机组在数据中心中的成本占比10%进行测算，未来三年数据中心柴发需求超500亿元。•数据中心柴发机组要求较高，需求高增下面临供需错配。数据中心其负载大多是IT负载，其所选用的柴油发电机组应该达到G3级或G4级规定的要求，发动机功率基本上在1000KW到3000KW之间。目前国内发电机组第一梯队仍为外资巨头，第二梯队内资品牌企业主要生产中高端产品，用作备用电源和移动电源，大部分为非标准的行业专用产品，技术含量和附加值较高。部分内资企业已具备中高端市场供应能力，在数据中心机组招标中已实现0-1突破。•数据中心柴发机组投资建议1、发电机组：供需错配，需求高增长，建议关注具备资源、技术优势的优质内资【潍柴重机】【泰豪科技】【科泰电源】【苏美达】【华丰股份】等。2、发动机：发电机组核心部件，一线外资技术实力突出，建议关注具备合资产能及自身已开始实现数据中心中标突破的内资厂商【潍柴动力】【动力新科】等。3、发动机组其他部件：均有望受益于本轮数据中心建设所带来的需求增长，建议关注细分板块优质厂商：发电机【神驰机电】、缸体&缸盖【长源东谷】、曲轴&连杆【天润工业】、燃油燃喷系统【威孚高科】等。•风险提示：下游资本开支不及预期；行业竞争加剧风险；技术替代风险。1核心要点证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明数据中心电源发展趋势02数据中心柴发行业现状03数据中心供电架构01投资建议04风险提示052证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告数据中心供电架构01.3证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明数据中心供配电系统资料来源： 《数据中心设计规范》、《阿里云数据中心基础设施初级运维工程师》、民生证券研究院图表：数据中心供配电系统中高压配电低压配电终端配电服务器电源风冷一级电源：HVDC/UPS两路市电，一到两路柴发，变电设备，开关设中高压配电备，双电源设备、母线等各种低压柜，元件、母线等列头柜，PDU，元件，母线等AC-DC，DC-DC，超级电容，BBU配电系统电源系统冷却系统液冷•数据中心供配电系统：为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的支撑。一般来说，A级数据中心采用双路电源供电，10kv市电进线到数据中心服务器的末端，常见的两路供电同时处于热备份状态，一路断电时另一路会支持关键负载持续供电。从上游到下游包括中压柜、变压器、低压配电柜，配电柜进线进到UPS，通过整流再给到PDU做最终分配，分配给各个服务器。01灾备电源：柴油发电机4证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明数据中心供配电架构01•A级数据中心供配电系统主要有3种架构：2N、DR、RR。 •2N系统：2个供配电单元同时工作，互为备用，每个单元均能满足全部负载的用电需要。正常运行时，每个单元向负载提供50%的电能；当一个单元因故障停止运行时，另一个单元向负载提供100%的电能。 可克服单电源系统存在的单点故障瓶颈，增强供电系统可靠性。•DR系统：分布冗余。由N(N≥3）个配置相同的供配电单元组成，N个单元同时工作。将负载均分为N组，每个供配电单元为本组负载和相邻负载供电，正常运行下，每个供配电单元的负荷率为66%。当一个供配电系统发生故障时，其对应负载由相邻供配电单元继续供电。•RR系统：后备冗余。由多个供配电单元组成，其中一个单元作为其它运行单元的备用。当一个运行单元发生故障时，通过电源切换装置，备用单元继续为负载供电。图表：数据中心2N系统配电架构图表：数据中心DR系统配电架构图表：数据中心RR系统配电架构资料来源：数据中心基础设施运营管理公众号，民生证券研究院整理资料来源：数据中心基础设施运营管理公众号，民生证券研究院整理资料来源：数据中心基础设施运营管理公众号，民生证券研究院整理证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明6图表：数据中心供配电具体流程图图表：数据中心供电核心系统框图01资料来源：数据中心基础设施运营管理公众号，民生证券研究院整理数据中心主要供电设备•两路市电：每一路市电供电容量满足数据中心全部电力需求，两路电源负荷设备输入端自动切换，正常时同时供电，各承担50%负载。•柴油发电机：独立于正常电源，当正常电源发生故障时，作为备用电源承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。•UPS：挂载的蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路为重要服务器负载持续供电，保证数据中心不断电，同时能净化电网。•其他系统：变压器（市电6kV/10kV/35kV(3相)转换成380V/400V(3相)，供后级低压设备用电）、断路器（接通、承载以及分断正常电路条件下的电流）、空调（制冷降温，将热量从室内微运到室外），以及保障数据中心的正常运转、安全管理及高效运营的其他系统，包括照明系统、消防系统、网络设备系统、监控系统等。资料来源：数据中心基础设施运营管理公众号，民生证券研究院整理证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明证券研究报告数据中心电源发展趋势027证券研究报告* 请务必阅读最后一页免责声明算力需求带动GPU计算能力提升8图表：英伟达GPU算力资料来源：Nvidia、民生证券研究院•全球算力需求激增。国内方面，中国工业和信息化部等六部门联合印发的《算力基础设施高质量发展行动计划》提出，2025 年中国算力规模应超过300 EFLOPS，其中智算规模超过 35%。海外方面，根据华为GIV预测，2030 年全球每年产生的数据总量达 1YB（尧字节，数据存储容量单位），进入YB时代，全球智算规模将超过 864 ZFLOPS（每秒 10²¹ 次浮点运算）。•GPU是AI算力的核心支柱之一。相比CPU算力增速的逐渐放缓，GPU算力在十年内实现千倍增长，并保持高速递进。据IDC预计，2025年GPU将占据AI芯片市场80%市场份额。算力激增对GPU计算能力提出更高要求。•英伟达GPU更新换代，计算力不断升级。GB200计算性能大幅提升，相比H100算力提升6X，推理性能提升30X，大规模语言模型训练速度提升4X，相比CPU关键数据库查询处理速度提升18X，芯片内部晶体管数量增加，GPU芯片功耗的显著提升。图表：英伟达CPU和GPU算力增长对比c型号计算力（TOPS）A100INT8 Tensor Core 624 TOPS（SXM）H100INT8 Tensor Core 3958 TOPS (SXM)H200INT8 Tensor Core 3958 TOPS (SXM)GH2