光大证券:AI数据中心供电系统呈现由交流UPS向HVDC发展的新趋势 相关企业有望充分受益

  发布研究报告称,AI数据中心供电系统呈现由交流UPS向HVDC发展的趋势,相关企业有望充分受益。随着AI产业加快速度进行发展,HVDC在AI数据中心优势凸显,其渗透率有望持续提升。国内数据中心HVDC市场集中度较高,已有成熟HVDC产品的企业、以及拥有潜在HVDC产品研究开发能力的企业将迎来发展机遇。

  建议着重关注HVDC产品经验比较丰富的中恒电气(002364.SZ);具备成熟电力电子技术经验的禾望电气(603063.SH);拥有潜在HVDC产品研究开发能力的科华数据(002335.SZ)、科士达(002518.SZ)。

  数据中心供配电系统是整个从电源线路进用户起,经过高、低压供配电设备到负载为止的电路系统。数据中心供配电系统中最重要的包含市电引入、高压变配电系统、柴油发电机系统、自动转换开关系统、输入低压配电系统、不间断电源系统、列头柜/母线槽配电系统和机架配电系统等。供配电系统是数据中心的“心脏和血管”,负责把能量输送到系统的每台设备,在数据中心内发挥着至关重要的作用。

  交流UPS和HVDC是当前数据中心主要的两种供电方案。数据中心的供电方案大致上可以分为交流UPS(不间断电源)供电架构、HVDC(高压直流)供电架构、中压直供集成式供电架构(巴拿马电源)和电能路由器,其中交流UPS和HVDC是目前数据中心应用最多的两种供电方案。在交流UPS供电架构中,交流市电需经过AC/DC整流环节、DC/AC逆变环节转换成负载设备需要的电能;而HVDC供电架构省去了逆变环节,能够具有更高的电源效率。巴拿马电源是由阿里巴巴联合台达开发的IDC供电方案,对多个核心环节进行了柔性集成,效率更加高、占地面积更小,该方案主要由阿里巴巴大规模部署。电能路由器(EER)能够很好的满足数据中心源网荷储一体化融合要求,有助于连接数据中心和绿色电力,未来有望逐步应用。

  随着AI算力需求快速提升,具有非常明显优势的HVDC未来有望逐步替代交流UPS。1)算力需求迅速增加推动AI数据中心用电需求持续提升,HVDC能够输出更高电压等级,目前普遍采用的输出电压为240V和336V,未来将向更高电压等级发展,以满足AI数据中心迅速增加的功率需求;2)HVDC相较于交流UPS省去了逆变环节,有利于降低电能损耗、提高可靠性;3)HVDC系统在占地面积、建设成本、经营成本上均优于交流UPS。随着AI迅猛发展和算力需求飞速增加,AI数据中心供配电系统面临着效率和节地等指标逐步提升的迫切需求,以上因素将持续推动数据中心供电技术由交流UPS向HVDC发展,未来HVDC在AI数据中心的渗透率有望持续提升。

  数据中心UPS市场规模稳步提升,HVDC仍有较大成长空间。我国HVDC应用从通信网络开始,而后推广至互联网公司数据中心,推动HVDC应用需求快速提升;海外数据中心HVDC应用则处于起步阶段,维谛已具备数据中心400VHVDC供电系统解决方案,未来有望逐步推广。根据赛迪顾问,2023年中国UPS市场规模为97.7亿元。当前在AI数据中心中,交流UPS仍是主要的供电方案,但HVDC应用也在逐渐加速;根据国企网援引的数据,在2023年运营商与互联网交直流电源应用的市场中,高压直流占总容量比例约10%,但其2021-2023年的年均增长率为33%,呈现加快速度进行发展的趋势。2023年我国UPS市场占有率前三的企业分别为华为、科华数据和维谛,其市场占有率合计超40%;2022年我国数据中心HVDC商品市场集中度较高,头部三家企业中恒电气、中达电通(台达)、维谛的市场占有率合计约90%,其他供应商则包括动力源等。