中国智算中心供配电系统应用市场研究报告（2025）

研究背景在人工智能技术驱动全球产业变革的背景下，智算中心作为新型基础设施的战略地位日益凸显。从功能架构看，智算中心通过算力生产、聚合、调度、释放四层体系，构建起支撑智能制造、智慧城市等场景的“数字大脑”。其核心价值已超越传统数据中心，成为推动AI产业化与产业AI化的关键载体。随着智算中心向高密度、高能耗方向演进，供配电系统从“支撑系统”转变为“发展瓶颈”，智算中心供配电系统面临着多种挑战：供电容量与空间效率的失衡单机柜功率持续提高，供配电设备面积占比从25%激增至50%以上。据科智咨询调研，单机柜功率20KW以上的高密机柜增速超过50%，远超10KW以下机柜的增长速度；电力需求增速远超电网扩容能力，部分园区算力上限受制于电网容量。能效优化与可靠性的两难抉择PUE（电能使用效率）指标压力陡增：AI芯片功耗占比达60%-75%，供配电损耗成为能效短板；可靠性要求提升：推理业务需99.999%可用性，但动态负载（如GPU瞬时电流波动30%）加剧设备老化。绿色转型与成本控制的矛盾"双碳"目标要求新建项目绿电占比超80%，但HVDC（高压直流）、液冷等节能技术初始投资增加40%；峰谷电价差扩大使储能配置成必选项，进一步推高运营复杂度。上述冲突引发现阶段三大问题：1、如何构建适配100-1000kW/m²功率密度的供配电架构，平衡空间效率与扩展性？2、供配电系统各个环节如何通过优化组合，以实现PUE＜1.15的目标？3、如何降低智算中心供配电的投资成本？基于此，科智咨询联合中国通信工业协会数据中心委员会、中国IDC圈发起《中国智算中心供配电系统应用市场研究报告（2025）》的编写工作，本报告旨在系统解析中国智算中心供配电系统的演进逻辑与实践路径，具体贡献包括：产业图谱构建：拆解供配电系统构成，绘制产业图谱；市场现状分析：调研市场规模、增长驱动及竞争格局，分析用户的痛点及采购决策关键因素；技术创新趋势：分析发电、配电、储能等产品的技术发展现状及未来发展趋势；优秀案例剖析：供配电关键环节典型案例分析。 01 市场分析Part 2优秀厂商案例Part 4发展环境及前景市场规模与增长驱动细分市场容量竞争格局用户痛点及采购关键考量因素优秀供应商图谱正泰一体化智能电气解决方案中兴通讯预制化电力模块正泰智算中心低压配套解决方案瑞达高功率蓄电池解决方案 行业概述Part 1产品创新与技术发展趋势Part 3研究背景定义及研究范畴发展历程供配电系统构成产业图谱产品和技术现状产品创新技术发展趋势 11121415161722232526 0104050608091920 行业概述Part 1 定义及研究范畴研究范畴智算中心供配电系统是指从电源线进线，经10kV中压配电设备、变压器、0.4kV低压配电设备、不间断电源UPS、后备电池、UPS配电设备到IT负载为止的整个电路系统，涉及电力输入、分配、应急储备等多个环节，是智算中心的生命线，保障着智算中心各类设备的正常用电，尤其要满足智算中心高功率、高散热以及不间断性等要求。科智咨询认为，智算中心供配电系统按照功能可以划分为开关柜、配电柜（高/中/低压配电柜）、变压器、UPS、后备电池、列头柜等相关产品和解决方案子市场。智算中心供配电系统：是从电源线路进用户起，经高 / 中 / 低压配电设备到 IT 负载为止的整个电路系统。中压 ATS（Automatic Transfer Switching Equipment）：自动转换开关电器的一种，专门设计用于中压等级（如10kV）的电源切换。其核心功能是在主电源（如市电）故障时，自动将负载切换到备用电源（如中压柴油发电机），以保障数据中心、电厂等关键场所的电力供应连续性。中压配电柜：用于中压配电系统中，对电能进行接受、分配和控制的成套电气设备，通常应用于电压等级为 3kV 至35kV（10kV 为主）的电力系统中。低压配电柜：由一个或多个低压开关设备和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备组装在一起的组合体，主要用于对用电设备进行控制、保护和电能分配等。通常应用于电压等级为 0.2kV 至 0.66kV（0.4kV 为主）的电力系统中。不间断电源：不间断电源，利用电池化学能作为后备能量，在市电出现断电等电网故障时，不间断地为用户设备提供电能的一种能量转换装置。包括 UPS（ Uninterrupted Power System ）、HVDC（High Voltage Direct Current）等后备电池：主要指铅蓄电池、锂电池。列头柜：一种主要用于数据中心内的配电设备，是一列机柜设备最顶端或最末端的机柜。每一列机柜的第一个柜子负责这一列柜子的所有供电，由列头柜把电力分配到每一列机柜的 PDU 插板上。柴油发电机组：主要由柴油机、发电机、控制系统三大部分组成。在数据中心主要的作用是在市电故障或市电停电的情况下迅速启动并带动发电机组，保证向通信设备供给安全可靠、质量保证、电压和频率满足通信设备要求的电力。名词释义 04 发展历程智算中心供配电系统的变革，其本质反映的是从“保障供电安全”到“极致能效与碳中和”的目标升级，具体可划分为以下4 个阶段：阶段 1：传统交流供电阶段（2010 年以前），该阶段以交流（AC）供电为主，采用“市电 + 柴油发电机 + 工频 UPS”的集中式架构，主要应用于早期数据中心和中小型智算中心。阶段 2：高效模块化阶段（2010-2018 年），该阶段引入模块化 UPS 和高压直流（HVDC）试点，配电系统向分布式、预制化演进。主要应用于大型云计算数据中心和初期智算中心。阶段 3：高密智能化阶段（2018-2025 年），该阶段推进高压直流（HVDC）规模化部署，全链路智能化（AI 调优 + 数字孪生）。主要应用于超大规模智算中心（如 AI 训练集群）。阶段 4：绿色全直流阶段（2025 年后）, 该阶段全直流微电网成为趋势，深度融合可再生能源（光伏 / 储能）。主要应用于下一代零碳智算中心和边缘计算节点。传统交流供电阶段交流（AC）供电为主“市电 + 柴油 发 电 机 + 工频 UPS”的集中式架构阶段传统交流高效模块化高密智能化绿色全直流 05高效模块化阶段高密智能化阶段绿色全直流阶段模 块 化 UPS和 高 压 直 流（HVDC）试点分布式、预制化构高压直流（HVDC）规模化部署与全链路智能化（AI 调优 +数字孪生）全 直 流 微 电网 深 度 融 合可 再 生 能 源（光伏 / 储能）供电架构集中式AC分布式AC/DC混合HVDC主导全直流微电网关键技术工频UPS、N+1冗余高频UPS、HVDC试点锂电储能、算电协同PUE范围＞1.31.2-1.31.1-1.2＜1.1典型功率密度≤5kW/机柜10-20kW20-30kW50kW+固态变压器、光储直柔、AI调度201020182025 供配电系统构成智算中心供配电系统是指从电源线进线，经10kV中压配电设备、变压器、0.4kV低压配电设备、不间断电源UPS、后备电池、UPS配电设备到IT负载为止的整个电路系统。主要包括：柴油发电机组、配电柜（高/中/低压配电柜）、变压器、UPS、后备电池（铅蓄电池/锂电池）、列头柜等。柴发机组柴发机组（柴油发电机组）是一种以柴油为燃料，通过柴油发动机将化学能转化为机械能，再由发电机将机械能转化为电能的机械设备。其主要由柴油发动机、发电机、控制系统及辅助系统组成。市电输入A中压ATS中压配电柜配电柜中压配电柜联络柜中压ATS柴发机组A柴发机组B柴发市电输入B 供配电系统的构成ATS自动转换开关电器（ATS）是一种用于在主电源（如市电）和备用电源（如发电机或UPS）之间自动切换的电气设备，以确保在主电源故障时能够持续供电，从而保障重要负载的连续性和可靠性。配电柜配电柜不间断电源变压器UPSUPS配电柜列头柜列头柜IT负载UPS配电柜UPS后备电池联络柜变压器低压配电柜低压配电柜06 供配电系统构成配电柜配电柜是一种用于电能分配、控制和保护的电气装置，其主要功能是接收、分配和转换电能，以满足不同用电设备的需求。它通常由开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组成，安装在封闭或半封闭的金属柜中。UPSUPS（不间断电源）是一种用于提供稳定、持续电力供应的设备，其主要功能是在市电中断或异常时，通过电池储能装置为负载提供紧急电力支持，从而避免因断电导致的数据丢失、设备损坏等问题。 变压器变压器是一种用于改变交流电压大小的电气设备，其工作原理基于电磁感应和互感现象。变压器由铁芯和绕组组成，通常包括初级绕组（原边）和次级绕组（副边），两者通过磁通量相互耦合。后备电池后备电池（Backup Battery）是一种关键的备用电源设备，其主要功能是在主电源中断或无法提供电力时，为设备持续供电，确保设备正常运行和数据安全。它通常采用直流电形式。 产业图谱配电柜变压器不间断电源后备电池列头柜柴发ATS来源：科智咨询制表 当前智算中心供配电系统整体呈现出“供电架构高压化、系统集成智能化、能效优化与可持续”的复合发展态势。其中高压直流技术重构了能源分配逻辑，预制化和智能化提升了系统敏捷性，而能效优化与可再生能源的应用则较好回应了低碳化需求。这些特点具体体现在以下几个方面：一、供电架构设计高压化供配电系统的架构设计正从传统交流 UPS 主导模式向高压直流（HVDC）方向演进。传统交流 UPS 系统因能耗高、冗余复杂等问题逐渐被高压直流架构替代。如英伟达提出的 800V HVDC 架构通过集中式发电和高压配电，将端到端效率提升 5%，同时减少了铜材使用和热损耗，适用于 1MW 及以上的高功率机架需求。这种架构不仅简化了系统结构，还支持 AI 算力设备的直接电力转换，推动数据中心向“AI 工厂”转型。此外，巴拿马电源和固态变压器（SST）等新兴技术也进一步优化了能源分配效率，通过中压直供减少转换环节，降低了能耗和占地面积。二、系统集成与智能化供配电系统的建设模式正从分散式向预制化、模组化和智能化转变。预制化电力模组通过集成中压配电、变压器、低压配电和 UPS 等环节，实现了工厂预制、快速部署，节省约 60% 的机电安装时间。如维谛技术的 APT 模组便采用标准化设计，减少外部拼接，提升了系统的可靠性和可用性。智能化管理方面，智算中心供配电系统借助物联网、AI 和大数据技术等的运用，实现了实时监控、故障预警和动态优化（智能传感器可监测电气接点温度，AI 算法预测设备健康状态）结合自动化控制策略（如备自投、动态负载分配等）提升系统安全性和能效。智能化发展使智算中心运维由被动响应转向主动预防。三、能效优化与可持续在“双碳”目标驱动下，如何进一步实现供配电系统的能效提升，同时积极应用绿色能源成为当下研究的核心方向。能效优化方面，一级能效非晶变压器、UPS 增强型 ECO 模式等技术正显著降低转换损耗，HVDC 和市电直供方案的应用也极大地提升了全链路效率。绿色能源整合方面，部分智算中心已实现绿电直供，太阳能、风能等可再生能源正通过固态变压器或储能系统接入电网。此外，锂电池正替代铅酸电池成为主要电力储备，这一技术革新不仅提高了电池的储能密度，还有利于快速充放电和循环利用，减少了环境负担。通过高效、绿色的“算电协同”模式，智算中心正与电网深度互动，不断优化电力资源配置，推动高能耗场景的可持续发展。产品和技术现状 09 市场分析Part 2 产业发展环境政策名称及发布时间智算中心作为新型信息基础设施，国家政策鼓励超前布局建设的同时，要求严格执行节能审查，强化负荷调节，推动开展供配电系统更新换代。2024.9，工信部等十一部门发布：《关于推动新型信息基础设施协调发展有关事项的通知》2024.7，国家发改委、工信部、能源局、国家数据局发布：《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》2024.5，国家数据局发布：《深化智慧城市发展 推进城市全域数字化转型的指导意见》2024.4，国家发改委、国家数 据 局 发 布《数 字 经 济2024 年工作要点》