2025年AIDC电源行业分析报告：数据中心供电的创新变革与超级电容的崛起

本篇文章的部分核心观点、图表及数据，出自民生证券于2025年1月23日发布的报告《AIDC电源系列一：探讨HVDC及超级电容的增量创新》，如需获得原文，请前往文末下载。

随着人工智能（AI）技术的飞速发展，数据中心（AIDC）作为支撑AI算力的核心基础设施，正面临着前所未有的挑战与机遇。特别是在电源系统领域，传统的供电方案已难以满足高功率密度和高效能的需求，这促使行业加速向高压直流输电（HVDC）和超级电容等创新技术转型。本文将深入分析AIDC电源行业的现状、市场规模、未来趋势以及竞争格局，探讨这些创新技术如何重塑数据中心的供电生态。

关键词：AIDC、数据中心、HVDC、超级电容、电源系统、人工智能、功率密度、高效能

1、数据中心供电的现状与挑战

数据中心作为AI算力的支撑，其电力系统的重要性不言而喻。随着AI技术的发展，数据中心的功率密度需求急剧上升，传统的UPS（不间断电源）系统已难以满足高功率密度和高效能的要求。根据SemiAnalysis的报告，2023-2028年期间，数据中心的温控和电力系统市场空间预计将增长约400%，成为数据中心建设中增长最快的环节。这一趋势背后的核心矛盾在于，随着摩尔定律的放缓，芯片制程升级迭代延后，功耗墙成为高算力需求的瓶颈。数据中心建设正逐渐向液冷和高效电源系统倾斜。

数据中心的电气设备结构通常分为三级供电和三级备电。三级供电包括UPS/HVDC、ACDC（交流转直流）、DCDC（直流转直流），而三级备电则包括超级电容、UPS蓄电池和柴油发电机。在传统数据中心中，UPS系统占据主流地位，但随着AI数据中心对能耗和稳定性的要求不断提高，HVDC方案逐渐崭露头角。例如，百度在2024年推出的“瀚海”直流电源配备了750V输出柜，台达最新推出的10kV供电系统DPSST系列最高输出电压更是达到1000V。这些新一代HVDC系统不仅效率更高、可靠性更好，还具有成本更低、占地面积更小的优势。未来，随着AI芯片功耗的提升和超大算力集群的扩张，HVDC系统预计将向高集成度、高电压输出、碳化硅MOSFET应用以及清洁能源方向演进，有望逐步成为数据中心的主要供电方案。

2、HVDC：数据中心供电的未来趋势

从传统UPS到HVDC的转变，标志着数据中心供电效率的变革。HVDC系统取消了逆变器环节，简化了供电线路，从而提高了效率、稳定性和可靠性，同时降低了成本和占地面积。新一代HVDC系统不仅集成度更高，还支持更高的电压输出，以满足AI芯片的高功率需求。例如，阿里巴巴的巴拿马电源和百度的“瀚海”直流电源均采用了高集成度设计，大幅减少了设备数量和安装空间。此外，清洁能源的应用也成为HVDC系统的重要发展方向。腾讯、微软、亚马逊等公司已经开始探索光伏、氢能等清洁能源与HVDC系统的结合，以进一步提高能源利用效率，降低碳排放。

HVDC市场的增长潜力巨大。根据相关市场研究，全球UPS市场规模预计在未来几年内保持稳健增长，但HVDC系统凭借其在数据中心供电中的优势，有望迎来更大的发展机遇。国内HVDC市场集中度较高，中恒电气、中达中通和维谛技术等厂商占据市场主导地位。这些厂商凭借其技术实力和市场经验，不断推动HVDC技术的创新和应用。例如，中恒电气牵头制定了相关国家标准，拥有超过10000MW的装机容量，并持续探索更高电压的直流解决方案。随着数据中心对高效、可靠供电系统的需求不断增加，HVDC系统有望在未来的市场竞争中占据更重要的份额。

3、超级电容：AIDC的全新增量

超级电容作为一种新型储能技术，具备充放电速度快、能量密度高、使用寿命长和高可靠性等特点，成为AI数据中心的全新增量。在数据中心中，超级电容可以提供紧急供电、平滑电路波动等功能，确保服务器在市电中断或功率波动时的稳定运行。当前，武藏与Flex合作推动超级电容成为GB300系列的标配，而国内企业江海股份也在超级电容领域取得了显著进展。江海股份利用募投资金对超容技术及生产工艺进行改造，其产品已达到GB300的性能和功能要求，并具备产能大、扩产周期短和成本低的优势。

超级电容的应用场景广泛，不仅在数据中心领域发挥重要作用，还在新能源、轨道交通、工业设备等领域有广泛应用。例如，在电动大巴中，超级电容可以实现快速充放电，满足公交车频繁启停的需求；在风力发电中，超级电容可以平滑功率波动，提高发电效率和稳定性。随着AI技术的发展，超级电容在数据中心的应用前景广阔。其高功率密度和快速响应特性使其能够有效应对AI芯片在训练和推理过程中的功率波动，确保电路和芯片的正常运行。此外，超级电容的使用寿命长、维护成本低，进一步提升了其在数据中心的应用价值。未来，随着技术的不断进步和市场需求的增长，超级电容有望在数据中心供电系统中占据更重要的地位。

相关FAQs：

Q1：HVDC系统相比传统UPS系统有哪些优势？

HVDC系统相比传统UPS系统具有多方面的优势。首先，HVDC取消了逆变器环节，简化了供电线路，提高了供电效率，尤其在低负载情况下优势更加明显。其次，HVDC系统的可靠性更高，由于减少了故障点，电池供电时无需考虑频率和相位同步问题。此外，HVDC系统的模块化设计使其扩展更加灵活，后期扩容更为便利。在成本方面，HVDC系统不仅建设成本较低，而且由于效率提升，使用成本也更低。最后，HVDC系统在提供相同功率的前提下，相比UPS系统可节省25%的占地面积，为数据中心提供了更多的空间用于服务器部署。

Q2：超级电容在数据中心的主要作用是什么？

超级电容在数据中心的主要作用包括提供紧急供电和平滑电路波动。当数据中心发生市电中断时，超级电容可以作为一级备电，迅速为服务器提供临时电源，防止数据丢失。同时，在AI芯片的训练和推理过程中，功率波动较为频繁，超级电容的高功率密度和快速响应特性能够有效平滑这些波动，确保电路和芯片的稳定运行。此外，超级电容的使用寿命长、维护成本低，能够在恶劣环境下保持良好性能，进一步提升了数据中心的供电可靠性。

Q3：未来数据中心供电系统的发展方向是什么？

未来数据中心供电系统的发展方向主要集中在高集成度、高电压输出、清洁能源应用以及超级电容的广泛应用。随着AI技术的发展，数据中心对供电系统的功率密度和效率要求越来越高。高集成度的供电系统能够减少设备数量和安装空间，提高供电效率。高电压输出则能够满足AI芯片的高功率需求，提升供电系统的整体性能。清洁能源的应用将进一步提高数据中心的能源利用效率，降低碳排放，符合可持续发展的要求。同时，超级电容作为一种新型储能技术，将在数据中心供电系统中发挥越来越重要的作用，提供紧急供电和平滑电路波动等功能，确保数据中心的稳定运行。

以上就是关于AIDC电源行业的分析。随着AI技术的快速发展，数据中心的功率密度需求急剧上升，传统的UPS系统已难以满足高效能和高稳定性的要求。HVDC系统凭借其高效、可靠、低成本和占地面积小的优势，正逐渐成为数据中心供电的主流方案。同时，超级电容作为一种新型储能技术，凭借其快速充放电、高能量密度和长寿命等特点，在数据中心的应用前景广阔。未来，数据中心供电系统将朝着高集成度、高电压输出、清洁能源应用和超级电容广泛应用的方向发展，以满足AI时代对数据中心的高要求。