全极耳小圆柱电池深度系列：AI算力时代的“隐形刚需”，BBU小圆柱迎放量拐点

AI算力时代的“隐形刚需”，BBU小圆柱迎放量拐点--全极耳小圆柱电池深度系列 电新首席证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn 电动车首席证券分析师：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn 锂电证券分析师：朱家佟执业证书编号：S0600524080002联系邮箱：zhujt@dwzq.com.cn 联系电话：021-601997932026年7月7日 摘要 ◆AI服务器功耗指数级跃升，机柜级备电从可选变为标配，带动BBU小圆柱迎来放量拐点。随着下游AI算力的爆发，机柜功耗呈指数级跃升，且AI训练要求瞬态响应能力，供电系统成为瓶颈，机柜级备电从选配变为标配。BBU是部署于机柜级的电池备份单元，作用包括备电（Bridging）和削峰（Peak Shaving），承担秒级至分钟级短时支撑，与超级电容、UPS、柴油发电机共同组成多层级备用电源系统。GB200时代BBU为选配方案，GB300时代BBU为高配方案，而Rubin时代以后BBU成为标配，RubinUltra升级为柜外电源，价值量大幅提升。随着英伟达AI服务器更新迭代，BBU 26年预计需求近4亿颗，28年需求有望突破12亿颗，30年需求有望突破28亿颗，对应市场空间有望破1000亿元。 ◆BBU产品认证壁垒较高，采用全极耳小圆柱电芯，并向磷酸铁锂体系迭代，国内厂商市占率有望提升。BBU电芯在机柜成本中占比仅0.1-0.2%，下游客户对价格敏感度低，目前单颗电芯售价在2-3美金，若采用直供方式，单颗盈利预计达1美金，若采用代工方式，单颗盈利预计2元，远高于传统小圆柱产品。BBU产品认证壁垒较高，对安全和可靠性较为敏感，电芯格局以松下、村田和三星等日韩厂商为主，份额超80%，国内厂商目前仍以为海外电芯厂代工为主，但随着全极耳/磷酸铁锂的发展趋势，国内厂商有望直接切入台系/美系Pack厂，其中优先完成海外终端验证，并具备海外交付条件的国内企业，有望在BBU爆发阶段获得更高份额。 ◆投资建议：随着AI算力的爆发，26-27年BBU需求迎来爆发，其中优先完成海外终端验证，并具备海外交付条件的国内企业有望率先受益，我们推荐蔚蓝锂芯、亿纬锂能、鹏辉能源、欣旺达等电池厂。 ◆风险提示：需求放量不及预期，技术迭代不及预期，盈利能力下行。 一、AI服务器功耗指数级跃升，机柜级备电从"可选"变为"标配" 二、BBU采用全极耳小圆柱电芯，有望向磷酸铁锂体系迭代 三、BBU产品认证壁垒较高，国内厂商市占率有望提升 四、投资建议&风险提示 一、AI服务器功耗指数级跃升，机柜级备电从“可选”变为“标配” AI算力爆发，机柜功率指数级跃升，供电成为AI算力新瓶颈 ◆随着下游AI算力爆发，机柜功耗不是线性增长，而是呈指数级跃升。近年来，GPU单卡功耗指数级跃升，20年A100单卡功耗仅400W，H100升至700W，B200升至1000W，而26-27年英伟达预计Rubin产品突破1500W，六年翻4倍。更严峻的是机柜密度跨越式提升，20年Ampere机柜功率约10kW，Hopper升至40kW，Blackwell升至120kW，而26-27年RubinUltraNVL576机柜飙升至600kW+，相当于60倍跃升。 ◆AI训练要求瞬态响应能力，供电系统成为瓶颈，机柜级备电从选配变为标配。GPU在Forward/Backward阶段同步触发功率尖峰，瞬时负载可达均值2-3倍，电网毫秒级瞬态响应能力难以承受。因此，供电架构被迫重构，集中式UPS难承其重，在效率、占地和响应速度上全面承压，机柜级备电从可选变为刚需。 高功率密度→需要机柜侧支撑负载快波动→需要毫秒级响应任务高价值→需要高可靠备电 AI服务器供电新要求与BBU适配： 供电架构从UPS到HVDC再到SST，机柜级/芯片级备电均为刚需 ◆供电架构正从UPS向HVDC、SST加速迭代。UPS历经AC→DC→AC→DC多级转换，效率仅85%且工频变压器占地庞大；HVDC省去逆变环节，效率提升至95%，但仍需传统变压器降压；SST采用宽禁带半导体将10kV中压直转800V直流，效率接近98%、体积缩小90%。供电架构演进只解决了“稳态供电效率”问题，仍无法承受微秒级的功率尖峰冲击。 ◆因此无论前端采用UPS、HVDC还是SST，机柜级/芯片级备电均为刚需。BBU等机柜级备电并非替代传统供电框架，而是填补“稳态供电”与“瞬态负载”之间缺口的关键环节，由此从“可选配件”变为“架构刚需”，在功率突增时瞬间释放电能削峰，在电网异常时无缝续航。 BBU是机柜级的备电单元，作用包括Bridging和Peak Shaving ◆BBU为机柜级部署的电池备份单元，作用包括Bridging和PeakShaving。BBU（BatteryBackupUnit）由电芯模组、BMS管理系统及DC/DC转换器组成，与服务器近距离共生部署。其核心功能有二：1）Bridging，即电网异常或母线电压下跌时毫秒级无缝切入，为服务器/GPU提供秒级至约120秒短时电力支撑；2）PeakShaving，即在AI训练Forward/Backward同步触发功率尖峰时瞬时放电，将机柜负载削平至电网可承受范围，避免微秒级冲击导致跳闸。单个机柜配1个BBU Shelf，搭配6个BBU模块（5+1冗余），因此,GB300机柜功率约120kW，BBU容量通常在20-50kWh，若按照RubinUltra机柜的功率为600kW，BBU容量有望达到100kWh+。 部署位置 结构设计 应用价值 BBU Shelf位于机柜侧，靠近服务器负载，供电路径更短。 6个BBU模块集中部署，5+1冗余提升备电可靠性。 AC断电或母线电压下跌时，为Server/GPU提供短时电力支撑。 备用电源多层级分工协作，BBU承担秒级至分钟级短时支撑 ◆BBU承担秒级至分钟级短时支撑，在AIDC中与多层级备用电源分工协作。柴油发电机适合长时间后备供电，UPS负责系统级电能质量保护和分钟级备电，超级电容适合瞬时功率支撑，BBU则位于机柜侧，承担秒级至分钟级短时补电和功率缓冲。AIDC功率密度提升后，供电风险不仅来自市电中断，也来自单柜负载快速波动。BBU可以与UPS、柴油发电机和超级电容配合，形成从瞬态、短时到长时间供电保障的分层备电体系。 GB300推动BBU进入标配时代，与CBU组成机柜级"储能托盘" ◆GB300推动BBU进入标配时代，与CBU组成机柜级“储能托盘”。CBU（超级电容）响应速度达微秒级，功率密度极高但能量密度极低，负责拦截AI训练时微秒至毫秒级的功率尖峰，实现亚秒级Peak Shaving；BBU（锂电池）响应速度为毫秒级，能量密度高但功率密度相对有限，负责电网异常时的秒级至分钟级Bridging续航。在GB200前，BBU为选配方案，但自GB300起，英伟达将CBU与BBU统一纳入机柜开始标配，打包成Energy StorageTray（储能托盘），与计算节点共生部署，成为AI数据中心供电架构的标配。整体看，GB200是BBU的"萌芽期"（选配），GB300是"推广期"（高采用），Rubin是"强制期"（标配）。 Rubin强制标配BBU，Ultra采取柜外架构，价值量大幅提升 ◆Rubin标准版让BBU成为标配，RubinUltra将BBU升级为柜外电源，价值量大幅提升。VeraRubinNVL72标准版机柜功率180-220kW，采用4个110kWPowerShelf，母线电流额定5000A+，BBU与CBU强制标配，与PSUShelf并列部署于机柜底部，电源组件价值量为GB200的2-3倍。Vera Rubin NVL144 CPX增强版集成144个GPU die，功耗约225kW，仍沿用In-RackPSU架构，但已接近物理极限；RubinUltraNVL576彻底变革供电范式：单机柜功耗660kW+，气冷版本达1.2-1.3MW，采用800VHVDCExternalPowerRack架构，单柜PowerRack可支持1-2柜计算节点，BBU从机柜内嵌模块升级为机柜外部高压储能单元，电源组件价值量跃升至GB200的7-8倍。800V高压化使电芯串联数量从数十串增至上百串，BMS均衡、绝缘、散热难度指数级上升，技术门槛与价值量同步放大。 随着英伟达AI服务器更新迭代，26-27年BBU需求迎来爆发 ◆随着英伟达AI服务器更新迭代，26-27年BBU需求迎来爆发。英伟达AI服务器方面，GB200于24年Q4正式量产，25年出货约2.5-3万台，26年进入收尾与清库存阶段，Q3起全面仅承接存量续约，26年底停止新增扩产；GB300于26年Q1正式量产，成为26年核心主力产品，公司预计全年出货6-10万台，27年进入收尾与清库存阶段；公司预计Rubin于26年Q3开启量产，全年将出货1-1.5万台，放量拐点在27年Q1，成为27年核心主力产品；预计RubinUltra于27年H2开始小批量产，将成为28年核心主力产品。因此，对应时间节点方面，BBU产品在26年需求开启爆发，在GB300时代，BBU是高采用率，我们预计26年H1开始第一波放量；在Rubin时代，BBU是强制标配，我们预计27年H1需求迎来真正爆发。 空间测算：26年需求预计近4亿颗，28年需求有望达12亿颗 ◆随着下游AI算力的爆发，BBU26年需求预计近4亿颗，28年需求有望突破12亿颗。26年GB300高采用率拉动，渗透率跃升至80%，市场需求预计近4亿颗；27年Rubin强制标配，渗透率达100%，市场需求预计近8亿颗；28年随着RubinUltra规模化放量，800V高压化提升单柜价值量，市场需求预计突破12亿颗；30年市场需求有望突破28亿颗，市场空间突破1000亿元，26-30年需求呈爆发式增长。 二、BBU采用全极耳小圆柱电芯，有望向磷酸铁锂体系迭代 技术：BBU要求电芯高倍率放电，并对电池安全性诉求持续提升 ◆BBU采用全极耳小圆柱电池，未来有望向磷酸铁锂体系迭代。BBU要求毫秒级响应速度，对应电芯需达3-10C倍率，目前主流采用18650/21700系列小圆柱电池，相比方形、软包电池在倍率、内阻、散热均具备优势。此外，全极耳电池进一步扩大导流面积，大幅降低内阻和温升，成为BBU电芯的产业趋势。材料体系方面，BBU目前仍以三元体系为主，其在倍率性能具备优势，但随着磷酸铁锂电池的迭代，加上AI服务器对安全性要求的持续提升，BBU未来有望向磷酸铁锂体系迭代。 全极耳：通过极耳结构革新设计，实现倍率性能量级跃升 ◆全极耳电池通过极耳结构革新，实现倍率性能量级跃升。工艺路线上，切叠法（特斯拉主导）将极耳切割成片状叠起，揉平法（国内主流）通过超声/机械将极耳揉平为端面，两者核心均为激光焊接集流盘，但切叠法表面起伏大、内阻一致性差，揉平法易产生金属碎屑、电解液浸润困难，激光焊接强度和焦距控制是共同难点。在BBU领域，全极耳小圆柱（18650/21700）凭借内阻<5mΩ、3C-10C高倍率、循环寿命1200次+，成为GB300/Rubin标配，27年BBU全极耳渗透率有望突破60%，最终成为AI算力机柜BBU强制选型。 无人机：对高倍率和轻量化要求较高，是全极耳小圆柱重要延伸场景 ◆无人机是全极耳小圆柱重要延伸场景。无人机电池需要在有限重量和体积下兼顾能量密度、倍率输出、安全性和寿命。起飞、爬升、载重和高速飞行阶段会出现短时间高功率需求，对电芯放电倍率和温升控制要求较高。消费级无人机更关注续航和重量，工业无人机、物流无人机对载重能力、宽温域、循环寿命和安全性要求更高。全极耳小圆柱具备高倍率输出和标准化成组优势，有望在工业无人机、载重无人机和部分低空飞行器中获得更多应用，我们预计26年全球需求超5亿颗。 机器人：