电力行业专题报告：AI基建加速，AI电源设备需求快速增长

AI基建加速， AI电源设备需求快速增长请务必仔细阅读正文之后的评级说明和重要声明行业评级：看好（维持）证券研究报告|行业专题报告电力2025年6月27日证券分析师姓名：宁柯瑜资格编号：S1350525020001邮箱：ningkeyu@huayuanstock.com姓名：董佳男资格编号：S1350524110002邮箱：dongjianan@huayuanstock.com证券分析师姓名：查浩资格编号：S1350524060004邮箱：zhahao@huayuanstock.com姓名：刘晓宁资格编号：S1350523120003邮箱：liuxiaoning@huayuanstock.com联系人姓名：豆鹏超邮箱：doupengchao@huayuanstock.com主要内容1. 从系统架构视角看AI数据中心：算力布局带动设备快速增长2. 备用电源：供需缺口下，柴油发电机的国产替代机遇3. 不间断电源：机柜高功率趋势下，HVDC的渗透有望加速4. 服务器电源：功率密度提升，服务器电源量价齐增5. 风险提示n大模型应用场景及多能力融合持续催化商业化进度： Deepseek以低算力成本刷新大模型应用进程，随着海内外大厂为模型训练、储备算力、云计算、大模型多行业应用普及而进入重金布局阶段。从 Manus 开始，Al Agent 相比于 Chatbot，单词任务对 Token 的消耗更高。n算力需求层面：1）根据信通院测算， 2017-2022年，全球算力规模增长CAGR达到55%。2022年，全球算力总规模达到900左右 EFLOPS。2）就国内而言，根据环球零碳及未尽研究，2023-2030年我国AI算力规模增速CAGR约70%。n技术层面：以海外为例，英伟达芯片从A100-GB200，功率持续提升，对应服务器机柜功率密度提升，数据中心功率消耗提升带来对配套电力设备、冷却系统更高的要求。1.1 AI训练与推理带动算力需求快速提升图3：我国智能算力规模增速预期资料来源：中国信通院，维谛技术《智算中心基础设施演进白皮书》，未尽研究腾讯网官方号，华源证券研究所图2：全球AI算力高速增长图1：英伟达GPU功率提升0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1,000 201720182019202020212022全球算力规模（EFlops）全球算力增速(右轴）n云厂Capex持续攀升，AI基建加速，强beta支撑。2025年海外云厂Capex增速预计在50%左右。国内阿里表明未来三年资本开支会超过过去十年。AI基建加速，带动整个上游AI/通用服务器、交换机等IT设备、配套电力设备、冷却系统等市场需求陡峭上升，行业景气度上行。1.2 云厂Capex持续攀升，设备层面迎来行业beta强支撑图4：海外云厂Capex预期（单位：USD Billion）资料来源：Bloomberg, 华源证券研究所-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%0 20 40 60 80 100 120 20212022202320242025EAmazonGoogleMetaMicrosoft Amazon yoy(右轴）Google yoy(右轴）Meta yoy(右轴）Microsoft yoy(右轴）nDeepseek对NV算力的冲击怎么看？ ØDeepseek以$87,072/天的低算力成本训练出领先全球的大模型，其V3 / R1 推理系统的优化目标是更大吞吐，更低延迟，主要采用大规模跨节点专家并行 EP方案，EP架构对通信速率要求较高。随着推理端大规模应用，我们认为未来对单位token成本要求越低但并发数要求越高的场景下，且Manus等Agent单次任务Token生成长度会很长，NV Link的通信速率表现较优异，应用前景广阔。1.3 关于NV算力的讨论图5：智算供需曲线预测图（2022-2030年）资料来源: 中国智算中心（AIDC）产业发展白皮书（2024 年），中国通服数字基建产业研究院，华信咨询设计研究院，Deepseek 知乎官方，CSDN博客，华源证券研究所图6：推理带来的算力需求高增图7：EP架构图8：NV Link通信速率高1.4.1 AI数据中心电力系统概览n数据中心级别：分为A、B、C三级，根据数据中心使用性质、数据丢失或网络中断在经济、社会上造成损失影响程度确定级别，不同级别配套的电力设备会有部分差异。我们假设未来AIDC智算中心均为A级建设要求，后续讨论均基于此假设。n我们认为整套供配电系统核心：•不考虑损耗的情况下，各环节的变电和负载用电量保持一致。•电压、电流层面：从110KV的交流市电，最终变成元器件、芯片等可承载的0.8V等电压等级的直流电。n我们认为数据中心电力设备可以大致分为3大构成:（详见后页）•高压变电设备：一般把市电电压110KV降低到400V，设备涉及110KV油变—高压配电柜-10KV变压器。•弱电侧设备—接触机房：设备环节涉及400V低压配电柜—UPS/HVDC及后续环节。•市电断掉时的备用电源：一般包括较长时间供电的柴油发电机组、供电15分钟以上左右的UPS/HVDC及配套蓄电池组、本次GTC大会可能展示的各家超级电容、BBU锂电池（见后文）。图9：供配电系统能级资料来源： 《数据中心设计规范》（GB50174-2017），数据中心基础设施运营管理公众号，华源证券研究所1.4.2 AI数据中心电力系统架构具体供电过程与各环节电源设备的作用：n机房外高压配电：Ø 引出市电：目前AI数据中心因为更大的耗电量，一般引出110KV的线。Ø 主变环节：AI数据中心建设方有时会自建变电站，变电站内置开关设备及变压器等。油变把市电交流电从110KV—10KV。Ø 备用电源柴发：一般数据中心楼里会放置柴油发电机, 断电时会通过自动切换开关系统ATS进行切换供电Ø 配电变环节：把10KV的电压降压到400V，到此高压配电环节基本结束。n机房相近弱电侧设备Ø 不间断电源: 即UPS或HVDC把电压一般从400V→220V/380V/336V等，该环节电源在市电正常下做改变电压、实现交直流的转变过程；Ø 服务器电源/PSU：一般把UPS/HVDC输出的电压从上述等级降到50V，最终输出直流电，一般位于机柜内。未来机柜功率极高，柜内难以承载时会设置专门的Side-car放置相关电源设备。Ø DC-DC电源：50V直流电经过DC-DC变成12V直流电。再经过内部电路把12V的电逐步分出去，变成芯片和各类元器件需要的0.8V等电压等级。未来Side-car 方案资料来源：OCP Global Summit 《+/- 400Vdc Rack For AI/ML Applications》，数据中心基础设施运营管理公众号，华源证券研究所注：如110KV→10KV，即输入110KV，降压到10KV并输出10KV的电，其他类似图10：供配电系统图示及未来可能的Side-car方案1.4.3 AI数据中心电力设备冗余配置及对应功率测算nAI数据中心供配电设备冗余配置：单个数据中心内，供