AIDC电源报告：算力浪潮起，电源擎动AIDC

证券研究报告 AIDC电源报告：算力浪潮起，电源擎动AIDC 分析师：张志邦(S0010523120004) 分析师：郑洋（S0010524110003） 2025年2月23日 华安证券研究所 2 目录： 1.人工智能快速发展，AIDC基石迎高速建设期 2.推理业务负载占比提升，AIDC对供电设备要求升级 3.AIDC推动电力设备容量升级，关注量增、价增环节 4.投资建议与产业链相关公司梳理 5.风险提示 3 1.人工智能快速发展，AIDC基石迎高速建设期 4 •通算中心向智算中心升级，全球AI市场有望实现高速增长。通算中心主要以云计算为主，随着生成式人工智能(AIGC ）的出现，通算中心（传统数据中心）已逐渐无法满足日益增长的计算需求，智算中心（AIDC）应运而生，支持大规模的数据处理等智能算法需求。各国争相布局智算市场，中国云计算、大数据以及物联网等企业在智算中心逐步探索摸索和推广应用阶段，美国凭借云计算、大数据等先进技术上的优势和研发能力，在智算中心技术创新和应用渠道显著成就。根据PrecedenceResearch的市场预测2023-2030年，全球AI市场规模CAGR有望达到35%。 图表：生成式人工智能AIGC引发范式革命图表：AI全球市场规模及预测（单位：亿元人民币） 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 2021202220232024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E 资料来源：《智算中心基础设施演进白皮书》维谛技术，华安证券研究所资料来源：《智算中心基础设施演进白皮书》维谛技术，华安证券研究所 •全球算力增长强劲，带动电力需求快速扩张。在人工智能快速发展下，计算数据量呈指数级增长，对算力的需求也呈爆发式增长。根据中国信息通信研究院数据，截至2023年底，全球算力总规模约910EFLOPS（FP32），同比增长40% 。其中，智能算力规模达335EFLOPS，同比大幅增长136%，增速远超整体算力规模。算力规模地不断扩大，拉动数据中心用电量的需求，根据SemiAnalysis统计预测，全球数据中心核心IT电力需求将从2023年的49GW增长至2026年的96GW，智算中心驱动的电力需求占到增量的85%，智能算力需求正成为推动数据中心发展的核心动力。 图表：全球算力总规模（单位：EFLOPS）图表：全球核心IT电力需求（单位：GW） 通用算力智能算力超算算力 551 498 398 335 142 113 10 10 24 600 500 400 300 200 100 0 2021年 2022年 2023年 5 资料来源：《数据中心智算化升级改造白皮书（2024）》、华安证券研究所资料来源：《数据中心行业投资与价值洞察》、华安证券研究所 •中国算力规模持续增长，智算潜力巨大。国内算力市场增长同样增长强劲。自2017年以来，数据中心行业市场规模以及机架规模实现双位数增长。2024年国内数据中心行业市场规模预计将达到3048亿元，标准机架规模将突破1000万架 ，两项数据预计实现同比超过20%的高速增长。智算需求的兴起，为中国数据中心市场注入了新的活力。 图表：国内数据中心标准机架数量及市场规模 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 标准机架数量（万架）市场规模（亿元）标准机架数量YoY(右轴）市场规模YoY（右轴） 3048 2407 1900 1500 1168 878 1000 680 810 512 520 650 166 226 315 401 20172018201920202021202220232024E 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 6 资料来源：《数据中心行业投资与价值洞察》、华安证券研究所 •海内外AI巨头资本开始2025年有望实现高速增长。根据Bloomberg一致预期，海内外AI大厂2025年资本开始有望实现高速增长，带动相关设备投资。海外大厂，如Meta、谷歌、亚马逊和微软，预计2025年合计资本开支达到2971.95亿美元，同比增长36.79%。国内大厂，如腾讯、百度和阿里巴巴，预计2025年合计资本开支达到154.20亿美元，同比增长19.08%。 图表：海内外AI大厂资本开支一致预期（单位：亿美元） Meta谷歌亚马逊微软 2019 2020 2021 2022 2023 2024E 2025E 2026E Meta谷歌 151.02235.48 151.63222.81 186.90246.40 314.31314.85 272.66322.51 372.56525.35 597.45736.90 639.36772.55 海外 亚马逊 168.61 401.40 610.53 636.45 527.29 829.99 994.34 1058.72 微软 139.25 154.41 206.22 238.86 281.07 444.77 643.26 709.57 合计 YoY 694.36 930.2533.97% 1250.05 34.38% 1504.47 20.35% 1403.53 -6.71% 2172.67 54.80% 2971.95 36.79% 3180.20 7.01% 腾讯 46.87 49.27 51.78 26.79 33.74 73.42 75.04 国内百度 9.31 7.38 16.90 12.32 15.80 11.30 16.24 16.67 阿里巴巴 48.19 35.41 61.23 83.11 50.14 44.77 62.92 65.12 合计 104.36 92.06 129.90 122.22 99.68 129.49 154.20 81.79 YoY -11.79% 41.11% -5.92% -18.44% 29.90% 19.08% 1500 1000 500 0 100 50 201920202021202220232024E2025E2026E 资料来源：Bloomberg、华安证券研究所 0 腾讯百度阿里巴巴 2019 2020 2021 2022 2023 2024E2025E2026E 7 •智算中心集群化模式攀升，机柜功耗密度提升。智算用户注重数据智能处理和应用，提供个性化服务，在硬件上更注重使用GPU专用芯片，基于智算中心用户在高度集群化的GPU集群、功能、硬件等方面的诉求，智算中心GPU芯片算力不断提升，设计功耗伴随提升。目前H100/H200/H800等芯片TDP设计功耗已达到700W，B200达1000W，GB200已达到2700W功耗。 图表：不同芯片架构对应参数表 架构 A100 H100 H200 GH200 B100 B200 FullB200 GB200 Ampere Hopper Blackwell 显存宽带2TB/s3.35TB/s4.8TB/s4/4.9TB/s8TB/s8TB/s8TB/s16TB/s 显存大小 FP16稠密算力 （FLOPS） 80GB 312T 80GB 1P 141GB 1P 96/144GB 1P 180/192GB 1.75P 180/192GB 2.25P 192GB 2.5P 384GB 5P INT8稠密算力 （OPS） 624T 2P 2P 2P 3.5P 4.5P 5P 10P FP8稠密算力 （FLOPS）X 2P2P 2P3.5P 4.5P5P 10P FP6稠密算力 （FLOPS） X X X X 3.5P 4.5P 5P 10P FP4稠密算力XXX （FLOPS） X7P 9P10P 20P NVLink宽带600GB/s900GB/s900GB/s900GB/s1.8TB/s1.8TB/s1.8TB/s3.6TB/s 功耗400W 700W 700W 1000W 700W 1000W 1200W 2700W 8 资料来源：《智算中心基础设施演进白皮书》维谛技术，华安证券研究所 9 •AI服务器功耗增加，用电量随之提升。AI服务器由8卡GPU或NPU模组构成，基于芯片的功耗数值，每台AI服务器的功耗在5-10kW。进一步由服务器组成整体机柜时，机柜的功率密度将达到40kW以上。以英伟达为例，DGX架构8卡GPUH100服务器额定功耗为10.2kW，安装4台服务器的风冷机柜功耗为42kW。新一代的GB200架构中，NVL36机柜功率密度为72kW，NVL72液冷机柜功率密度则为120kW。服务器功耗的提升，将进一步推升数据中心的整体用电量。图表：不同规格服务器架构对应参数表 HGXA100 HGXH100 HGXH200 HGXB100 HGXB200 架构 8xA100SXM 8xH100SXM 8xH200SXM 8xB100SXM 8xB200SXM Ampere Hopper Blackwell 显存大小 640GB 1.1TB 1.1TB 1.44/1.5TB 1.44/1.5TB 显存宽带 8x2TB/s 8x3.35TB/s 8x4.8TB/s 8x8TB/s 8x8TB/s FP16稠密算力（FLOPS） 2.4P 8P 8P 14P 18P INT8稠密算力（OPS） 4.8P 16P 16P 28P 36P FP8稠密算力（FLOPS） X 16P 16P 28P 36P FP6稠密算力（FLOPS） X X X 28P 36P FP4稠密算力（FLOPS） X X X 56P 72P GPU-to-GPU宽带 600GB/s 900GB/s 900GB/s 1.8TB/s 1.8TB/s NVLink宽带 4.8TB/s 7.2TB/s 7.2TB/s 14.4TB/s 14.4TB/s 以太网网络 200Gb/s 400Gb/s+200Gb/s 400Gb/s+200Gb/s 2x400Gb/s 2x400Gb/s IB网络 8x200Gb/s 8x400Gb/s 8x400Gb/s 8x400Gb/s 8x400Gb/s GPU功耗 3.2kW 5.6kW 5.6kW 5.6kW 8kW 总功耗 6.5kW 10.2kW 10.2kW 10.2kW 14.3kW 资料来源：《智算中心基础设施演进白皮书》维谛技术，华安证券研究所 10 2.推理业务负载占比提升，AIDC对供电设备要求升级 •智算负载升级供电挑战，供电系统要求升级。通算中心采用来自两个不同的两路市电作为电源，采用柴油发电机作为备用电源。当某路市电故障，另一路市电能迅速接入，当两路市电完全中断时，柴油发电机自动启动供电，同时配置不间断电源UPS和电池，确保柴发启动前的电力系统不会中断。智算中心的供电连续性要求发生变化，并不是所有负载都需要不间断供电。智算中心的推理业务负载属于关键型负载，如推理、存储与云服务等仍需配置后备电源，而训练业务则属于可间断负载。当发生故障或断电，训练业务负载将模型保存为“检查点”，电源恢复后可以从中断点继续运行。推理业务未来预期占比提升，将对数据中心供电系统的供电可靠性提出更高的要求。 图表：中国人工智能服务器工作负载预测，2024-2028 训练推理 65% 67% 69% 72% 73% 35% 33% 31% 28% 27% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 11 资料来源：《智算中心基础设施演进白皮书》维谛技术、《2025年中国人工智能算力发展评估报告》IDCl浪潮信息、华安证券研究所 •数据中心供配电系统涉及多个层级。数据中心供配电系统是从高压输入点至终端负载的整个电路系统，分为配电系统、备用电源系统、不间断电源系统等。包含变压器、中压开关柜、低压开关柜、低压配电柜、自动转换开