柜外电源专题：从UPS到SST，AIDC供电革命创千亿蓝海市场

证券分析师：曾朵红、司鑫尧执业证书编号：S0600516080001、S0600524120002联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn联系电话：021-601997982025年11月29日 摘要 高压直流配电技术是未来AIDC供电的方向。相比传统交流供电，直流克服了交流传输的“集肤效应”，具有输电损耗低、用铜量低、供电线路投入低等优势。未来AIDC随着算力芯片性能提高向高能耗、高功率密度发展，高压直流配电技术的应用能够助力AIDC客户降低系统能耗，提高数据中心供电能量密度，并有助于实现绿电和算力的协同，HVDC将是下一代AIDC供电的方向。 柜外HVDC电源放量在即，巴拿马有望成为主流、SST将是最终方案。基于UPS的数据中心供电架构本质是传统交流配电系统设计标准下的产物，柜外电源向高压直流技术方向演进，而国内和海外在产品形态、技术路线等方面略有不同。1）国内数据中心柜外直流电源产业化应用较早，目前主要分为240/336V模块化HVDC电源和巴拿马电源两种技术路线，巴拿马电源集成度高、系统CAPEX相比UPS和HVDC方案有大幅压降，系统效率最高可达97.5%，以阿里、腾讯为核心的CSP率先批量采用巴拿马电源供电，我们预计26年新建AIDC中HVDC方案渗透率将快速提升，其中巴拿马电源方案有望占据主流。我们预计到2030年国内HVDC市场有望超800亿，25-30年CAGR约122%。2）海外AIDC高压直流化核心驱动因素是NV下一代RubinGPU运行需要800V直流供电，我们预计海外用户将直接切入800V方案。海外供电方案相比国内增加了Sidecar方案，其功率密度和集成度相比独立电源柜形式更高，但量产难度高，主要是台达、麦格米特等服务器电源厂家主推。海外800VHVDC方案渗透率预计在27年显著提升，我们认为独立电源柜方案将快于Sidecar方案批量应用。我们预计到2030年海外HVDC市场有望超1400亿，25-30CAGR约170%。3）SST取消了工频变压器降压实现了体积、效率的大幅提升。国内产业进程领先全球，海外CSP纷纷提出基于SST的AIDC配电方案，我们认为HVDC技术将快速收敛于SST，随着供给端技术和产品逐渐成熟，我们预计SST有望在27年H2开始放量，29-30年有望逐渐成为AIDC柜外电源的主流方案，到2030年全球SST市场规模有望超1000亿。 国内HVDC和SST领先全球，合作出海北美成长潜力巨大。数据中心下游客户更关注品牌、质量，供应链格局常年保持稳定，我们预计未来海外HVDC电源市场将保持类似的竞争格局。国内HVDC电源技术发展进度大幅超前于海外，SST在充电场站、直流微电网等项目上有丰富的工程化应用经验，能够实现技术和成本的最优。国际头部TIER1积极寻求与国内企业合作研发HVDC电源和SST，我们认为科士达、盛弘股份等常年与海外电源厂家有合作或者代工基础的有望快速切入北美HVDC市场，阳光电源、金盘科技等拥有海外渠道和电力电子技术的公司有望通过自有品牌获取北美市场份额，四方股份、为光能源等拥有SST技术优势的公司有望通过与海外头部TIER1合作出海北美，国内柜外电源公司将乘AI发展的东风实现高速成长。 投资建议：综合性柜外电源供应商（SST+HVDC）重点推荐：【阳光电源】【金盘科技】。HVDC电源重点推荐：【中恒电气】【科士达】【科华数据】【盛弘股份】【优优绿能】等，建议关注：移相变压器龙头【伊戈尔】、整流模块【通合科技】。SST重点推荐：【四方股份】【中国西电】，建议关注：核心零部件高频变的【新特电气】【京泉华】【可立克】等。风险提示：终端客户招标不及预期，AIDC建设进度不及预期，关税政策不及预期，竞争加剧等。 直流配电规模化应用元年已至 AIDC配电系统架构向直流化、高压化进化 国内柜外电源产业链完善，有望借外资东风突破北美市场 投资建议与风险提示 直流配电规模化应用元年已至 19世纪电流之战中交流胜出，影响深远 直流、交流发电输电技术相继问世，交流因易于变压减少损耗而推广开来 直流与交流的区别主要体现在方向是否随时间变化。广义上讲，直流电的电流流向单一、方向不作周期性变化。交流电的电流大小、方向随时间作周期性变化。 特斯拉爱迪生“电流之战”以交流胜出告终。19世纪末特斯拉交流电远距离输电技术全面取代直流电而赢得电流之战。其发明的三相交流电及其感应电机设备、以及110V、60Hz供电标准在美国等沿用至今。原因有三：第一，彼时直流尚无法实现变压，而交流电因易于变压实现的传输高效性尤其是远距离中的优异表现受到认可。第二，交流发电只需在城市中心建设一个发电站，设备结构也简单、维护成本低，而直流电电站投入高得多、且导线成本与损耗双高；第三，多相交流感应电机、交流电表的发明，绝缘安全技术的提升等客观促进了交流系统发展。 发输配电多环节共同驱动直流渗透率提升 变压瓶颈与传输损耗得到解决、直流电源与负载不断增长、直流装备大幅降本，并驱直流路线 负载侧：直流负载渗透率大幅提升，如新能源汽车、AI服务器、电子设备等，终端直流化率越来越高，通过适配器接入交流系统产生大量损耗，用能效率低，直流用电生态日趋成熟。 电源侧：光伏、储能是天然直流电源，但当前必须通过逆变器转换为交流电并网，逆变过程会产生损耗，而通过直流并网无需逆变环节，损耗低。 传输侧：交流电因“集肤效应”导致传输效率低、对地产生电容电流、线路损耗大，而直流传输在线路上节省三分之一的导线，无“集肤效应”导体利用率更高，线损低且不需要电抗补偿电容电流，输电CAPEX更低。 装备侧：功率半导体器件大幅降本，高压大功率电力电子器件应用广泛，直流变压器、直流断路器、直流电能表等直流供配电装备技术成熟，装备成本大幅下降，具备产业化落地基础。 数据中心成为直流配电最佳应用场景 直流供电是未来AIDC的必由之路 未来智算中心的特征：高能耗、高功率密度、高稳定性。直流配电良好满足数据中心供配电要求，必将成为未来数据中心主流路线。 能耗上，直流配电AC/DC转换环节少、损耗少，能显著提升数据中心能源利用效率；功率密度上，电缆耐受直流电压能力比交流高3倍以上，且直流方案能减少铜材消耗并压缩电源设备占用空间，匹配数据中心高功率密度需求；稳定性上，直流设备故障节点少且故障响应速度在毫米级，可有效保障IT负载运行稳定性；能源利用上，直流母线能直接接入光伏、储能等新能源设备而不需额外逆变环节，有助于数据中心消纳绿电实现Opex的下降。 长期来看，直流运维与能耗成本更低，全生命周期更经济，且能够随数据中心需求的发展扩展到更高功率机架。 AIDC配电系统架构向直流化、高压化进化 AIDC加速向直流化、高压及高密方向演进 数据中心供电技术路线的演变 供电技术进化的底层逻辑：1）从提高用电效率、降低铜耗和降低Capex的角度，国内阿里携手中恒和台达推广240/336V的HVDC系统（直流化）；2）随着AI算力需求的增长和高性能GPU的部署，IT负荷功率大幅提升，同时AIDC存在物理空间有限+系统散热问题，迫使供配电功率密度大幅提升，供电系统向800V/±400V高压直流系统发展；3）远期AIDC向GW级发展，进一步提高供电效率+绿电高效接入+提高建设效率+供电与算力分开，SST（固态变压器）等集成供电架构有望成为主流。 UPS为主流供电方案，存在效率、功率密度等缺陷 第一代供电系统UPS已无法满足下一代数据中心需求 UPS为当前数据中心主流配电方案：UPS方案应用已久，配套设备完善，当前数据中心装机规模大部分在几MW到十几MW区间，功率密度需求较低，UPS方案占主导地位，国内UPS渗透率约为85-90%，240V/336V HVDC逐步替代中，海外渗透率超95%，主要系海外对于应用新方案较谨慎。 UPS当前发展聚集于原技术路线上的缝缝补补：传统UPS功率器件以IGBT为主，单设备最高效率约95%，随着对能耗要求逐渐提高，头部公司采用SiC器件作为主功率器件，最高效率可提升至97.5%，但从电压变换结构上仍旧为两级损耗。 UPS是传统交流配电系统设计标准下的产物，产品+技术成熟，但对于未来AIDC的需求来说，UPS将逐渐退出历史舞台。 AIDC直流配电已是大势所趋 数据中心供电技术直流化已成大势所趋 数据中心直流化的趋势已经明确，配电链路更加简化、更加集成的方向发展：根据英伟达800V供电白皮书和数据中心800V直流供电技术白皮书（1.0），AIDC的直流化按照交流接入方式可以分为1）低压整流、2）中压整流，其中中压整流方案按照降压原理进一步分为1）保留工频降压环节和2）全面取消工频变压器（SST方案），从趋势来看，配电链路是朝着更加简化、更加集成的方向迭代。 直流配电技术大幅降低终端用户建设CAPEX HVDC取代UPS的意义在于终端用户CAPEX和OPEX的下降 从CAPEX角度，传统HVDC和巴拿马电源相比UPS方案均有大幅的下降：从配电设备层面，直流化实现了1）线缆用量减少至少30%，正负双极取代三相交流；2）HVDC电源减少了逆变环节，减少了输出配电柜，设备价值量也将有所下降；3）巴拿马电源相较于传统HVDC，由于减少了PFC和拓扑结构的简化，且不需要另外采购变压器和低压开关柜，因此系统成本更低。 从OPEX角度，链路效率提升带来电量损耗的降低，对大容量AIDC来说经济性效果愈发明显。根据巴拿马电源白皮书，传统HVDC和巴拿马电源全链路效率比UPS方案分别高2%和4.5%。对于一个500MWIT负载的AIDC来说，一年的电费将分别节省0.56/1.26亿元。 直流配电技术双线并行，国内产业化应用更成熟 传统HVDC和巴拿马电源技术底层相近，结构略有区分 目前直流电源系统可分为模块化HVDC和巴拿马电源，后者集成度更高、拓扑结构更简化：当前主流落地的直流供电系统包括以PFC+隔离型DC/DC模块级联运行的模块化HVDC，和通过移相变和简化AC/DC模块的巴拿马电源。二者主要区别在于，巴拿马电源柔性集成了10kVac隔离变压、模块化整流和输出配电等环节，采用移相变压器取代工频变压器，将整个供电链路做到了优化集成。 巴拿马电源集成度高、拓扑简洁，效率、成本等多方面领先 巴拿马简化拓扑结构，相比传统HVDC具备一系列优势 巴拿马效率、功率密度领先，同时实现工程角度上更优：巴拿马由于省掉PFC环节，理论链路效率更高，最高可达97.5%，明显高于UPS和模块化HVDC，且建造成本最低，同时由于集成度更高，占地面积小，能够实现更高的功率密度；从工程角度来说，由于巴拿马高度集成，可以进行预组装，建设周期得到大幅缩短，运维更简单。 HVDC技术与直流充电模块高度同源，相关企业或可快速切入 传统HVDC与直流充电模块高度相似，产业化成熟且供应链完备 传统HVDC整流模块从拓扑结构上与直流充电模块相似，技术同源，参数要求略有差异：1）拓扑结构上，模块化HVDC和直流充电桩模块都为前级三相全桥PFC+后级LLC，拓扑结构相似；2）具体参数上，直流充电桩充电模块目前主流功率为30kw、40kw，HVDC单模块功率区间在25-30kw。输出电压方面HVDC要求稳定输出240/336V电压，下一代则为800V电压，直流充电桩则根据车辆系统参数输出150-1000V电压，意味着直流充电桩的高压技术可直接覆盖HVDC要求范围；3）技术参数层面，数据中心的HVDC要求效率保持稳定且对轻载效率要求较高，而直流充电桩模块要求高峰值效率和快响应速度，因此在底层驱动和部分硬件的设计上会有所不同。 核心竞争力为市场能力和客户资源：对于HVDC电源行业，技术门槛较低，核心竞争力在于市场拓展能力与客户结构，CSP的供应商短名单长期保持稳定，对价格敏感度较低但对质量和可靠性要求极高，切入难度较高，因此成功绑定大型CSP厂商或头部TIER1