AIDC系列深度（三）：海外大厂引领高压直流革命，800V产业化进程有望加速

投资逻辑： AI算力需求激增正引发数据中心供电效率的革命性变革。根据Gartner预测，2027年全球AIDC年新增耗电量将达500TWh，较2024年几乎翻倍；Statista数据进一步显示，2030年数据中心用电量将占全球总量的4.5%。然而，电力基础设施扩容滞后与短期电力短缺风险，倒逼数据中心通过技术升级挖掘能效潜力。 第三代HVDC架构崭露头角。目前数据中心供电架构已从第一代传统UPS架构（单机柜10-15kW），演进至第二代48V架构（单机柜40-100kW以上），第三代±400V/800V高压直流（HVDC）架构开始崭露头角，其通过"电源解耦+高压直连"突破传统能效瓶颈，支持单机柜600kW以上功率密度。这一变革的核心在于解决高功率密度下散热、铜耗与空间占用的矛盾，实现"一次交流转换，直流全程传输"的高效路径。 海外：机架电源→边柜电源→HVDC的三阶跃迁路径。海外巨头主导的HVDC演进呈现三阶跃迁路径：短期从机柜内电源转向独立边柜电源，如微软、Meta方案将电源机架独立，释放IT空间并提升功率弹性，同时PSU从5.5kW升级至12kW，功率密度进一步提升；中期电源输出电压从50V升级至±400V/800V，可满足MW级机柜需求，谷歌、微软、Meta等更倾向于选择±400V方案，英伟达联合上游供应商前瞻性布局800V，更具颠覆性；远期通过固态变压器实现电网级直流微电网集成，可与风光储氢等新能源直连，成为数据中心级HVDC的终极解决方案。 国内：以240V HVDC为基础渐进升级。国内HVDC概念源于通信行业的-48V直流供电系统，随着数据中心规模扩张，传统交流配电在效率和扩展性上的局限性推动行业向更高电压等级直流系统转型。国内主流选择240V直流方案，因其兼容现有220V交流设备，且安全性更优。2019年阿里联合台达、中恒电气推出“巴拿马电源”，集成10kV配电、变压器及直流输出单元，系统效率达97.5%，大幅简化供电链路并减少占地。为适配AI算力需求，国内厂商的HVDC电源也逐步兼容更高电压等级，百度推出的“瀚海”电源系统可支持240V、750V直流输出，实现单机柜供电能力100kW+。 AC/DC电源：单位价值量有望增加。随着AI机架功耗持续提升，机架内AC/DC电源（PSU）的输出功率将率先从5.5kW升级至12kW，更高功率密度意味着更高的进入门槛和技术溢价，预计电源的单瓦价格有望进一步提升。在HVDC架构下，AC/DC转换环节从机架内转移至专属电源柜，将交流输入直接转换为±400V或800V直流电，参考电动汽车充电桩的电压升级逻辑进行类比，我们预计在800V架构下AC/DC电源的单位价值量有望增加。 DC/DC电源：新增800V→50V外置电源需求。在HVDC升级初期，由于存量服务器普遍仅支持48-50V输入，供电架构需额外增加DC/DC电源模块作为过渡方案，将800V高压直流降压至50V直流。未来支持高压直流原生服务器推出后，预计服务器主板将直接集成800V输入接口与高压DC/DC电路，无需外置变压器或中间转换设备，从而实现主板级高压直连。 投资建议与估值 建议关注受益于单位价值量提升的AC/DC电源环节、以及未来有望凭借技术平台和客户资源优势切入HVDC和DC/DC赛道的电源厂商（具体标的详见正文）。 风险提示 全球数据中心扩张进度不及预期、中美科技领域政策恶化、市场竞争加剧、技术迭代风险。 内容目录 1、算力需求爆发催生供电效率革命，HVDC开启能效跃升新纪元........................................41.1算力需求爆发催生供电效率改革，第三代HVDC架构崭露头角...................................41.2微软等海外大厂布局±400V HVDC，英伟达加码800V HVDC......................................52、AIDC供电架构的高压直流演进路径..............................................................72.1海外：机架电源→边柜电源→HVDC的三阶跃迁路径...........................................72.2国内：目前高压直流仍以240V为主，逐步兼容更高电压等级..................................123、头部供应商800V HVDC新品频出，HVDC产业进程有望加速.........................................133.1台达电子：实现800V高压直流全系列产品覆盖..............................................133.2中恒电气：国内HVDC核心供应商，最新发布800V整流模块...................................143.3科华数据：头部互联网企业核心供应商，新推出800V HVDC电源模块...........................153.4欧陆通：AI算力需求爆发，高功率密度PSU有望受益........................................163.5禾望电气：大功率电力电子平台，具备HVDC技术协同优势....................................164、投资建议....................................................................................165、风险提示....................................................................................17 图表目录 图表1：预计2027年AIDC年新增耗电量500TWh.....................................................4图表2：2030年AI将推动数据中心用电量占比达到4.5%.............................................4图表3：第一代数据中心电源架构单机柜典型功率支撑能力为10-15kW..................................4图表4：第二代数据中心电源架构单机柜典型功率支撑能力为40-100kW以上............................5图表5：第三代数据中心电源架构采用HVDC供电架构，可支持高达600kW以上机柜......................5图表6：微软Mt Diablo 400V HVDC方案采用分离式设计，将电源从服务器机架独立出来.................6图表7：谷歌±400Vdc供电架构过渡期采用Sidecar方案，终极目标是实现数据中心级HVDC...............6图表8：Meta高功率机架电源解决方案三大演进阶段.................................................6图表9：预计2027年英伟达AI服务器供电系统将升级为800V HVDC架构...............................7图表10：英伟达800V HVDC供电架构..............................................................7图表11：台达展示的AI数据中心HVDC供电架构实现路径............................................8图表12：一组电源架（Power Shelf）由6个PSU组成...............................................8图表13：为了解决机柜空间不足的问题，下一代电源将从服务器机柜独立出来..........................9图表14：400V、±400V和800V HVDC方案优缺点对比................................................9图表15：Google推出±400V电源架构取代传统的48V系统...........................................10图表16：固态变压器替代传统变压器实现中低压变换，并可集成光伏、储能等直流电源.................10 图表17：固态变压器与传统变压器对比...........................................................11图表18：固态变压器的拓扑结构.................................................................11图表19：2023年西电电力电子为东数西算项目供应三台2.4MW数据中心固态变压器.....................12图表20：巴拿马电源集成了10kVac配电、隔离变压、模块化直流电源和输出配电单元等环节............13图表21：百度“瀚海”电源系统可支持270V、750V直流输出...........................................13图表22：台达AI数据中心800V HVDC解决方案....................................................14图表23：中恒电气HVDC-巴拿马电源系统通过模块化、集成化设计可节省占地面积50%..................14图表24：中恒电气最新发布60KW～125KW、800V大功率整流模块.....................................15图表25：科华数据270VDC/336VDC/800VDC电源模块转换效率高达97.5%...............................15图表26：2024年公司推出符合OCP ORv3规范的机架式电源解决方案..................................16图表27：禾望电气风电变流器电压等级高达950V/1140V.............................................16图表28：目前机架电源方案输出为50V直流.......................................................17图表29：预计未来服务器将支持高压直流输入.....................................................17图表30：主要推荐标的盈利预测及估值（截至2025年7月4日）....................................17 1、算力需求爆发催生供电效率革命，HVDC开启能效跃升新纪元 1.1算力需求爆发催生供电效率改革，第三代HVDC架构崭露头角 AIDC耗电量激增，高效用电至关重要。AI和生成式AI推动电力需求快速增长， 根据Gartner预测，2027年全球AIDC年新增耗电量将达到500TWh，较2024年几乎翻倍。另据Statista预测，AIDC的建设运营将推动全球数据中心用电由2023年的430TWh（占全球用电量的1.4%）提升至2030年的1510TWh（占全球用电量的4.5%）。但由于新的输电、配电和发电能力可能需要数年时间才能上线，短期电力短缺风险倒逼数据中心必须在现有供电能力下挖掘能效潜力。 来源：Statista，国金证券研究所 来源：G