2025年电气设备行业分析报告：AIDC电力迎来成长机遇，智算中心电力需求将激增10倍

随着人工智能技术的迅猛发展，全球正迎来一场算力革命。本报告聚焦AI数据中心(AIDC)电力供应领域，深入分析从传统供电方案到新兴技术的演进路径，揭示在AI算力爆发背景下电力设备行业面临的历史性机遇。报告显示，到2026年AI行业电力需求将是2023年的10倍，单机柜功耗从传统4-6kW激增至20-50kW，这一变革正推动供电技术向高效低损、高密度方向快速迭代，催生千亿级市场空间。

一、行业概况：AI算力爆发催生电力新需求

人工智能产业正在经历前所未有的高速发展期，作为基础设施的智算中心(AIDC)建设随之进入快车道。与传统数据中心不同，AIDC承载着训练和运行大规模AI模型的重任，其对电力供应的需求呈现出指数级增长特征。根据国际能源署(IEA)预测，到2026年，AI行业的电力需求将至少达到2023年的十倍，这种爆发式增长正在重塑整个电力设备行业的格局。

在技术层面，AI计算已经从以CPU为核心的通用算力时代，演进到综合应用CPU、GPU、NPU、TPU等多种芯片的智算时代。这种转变对供电系统提出了更高要求，主要体现在两个方面：一是单机柜功耗大幅提升，从传统数据中心的4-6kW激增至智算中心的20-50kW，未来甚至有望突破100kW；二是总体用电规模急剧扩大，一栋10万卡的算力集群建筑，单栋建筑的用电规模有望突破100MW水平，相当于一个小型城镇的用电量。

这种变化源于AI芯片性能的快速迭代。以英伟达最新发布的GB200芯片为例，其功耗达到2700W，是前代产品的近7倍，而算力提升更为显著。下表展示了主流AI芯片的关键参数对比：

表：主流AI芯片参数对比(数据来源：Verify，东方证券研究所)

电力成本已成为AIDC运营中的最大单项支出，占比高达50%-80%。这一现实迫使行业寻求更高效的供电解决方案，催生了UPS、HVDC、巴拿马电源和SST等多种技术路线的竞相发展。当前，江苏省数据中心电源使用情况显示，UPS仍占据54%的市场份额，但HVDC(12%)、巴拿马电源(6%)等新兴技术正在快速渗透，行业正处于技术迭代的关键转折点。

二、从通算到智算：电力需求激增催生技术革新

AI计算范式的转变正深刻重构数据中心电力需求格局。传统通用计算数据中心单机柜功率通常维持在4-6kW水平，而现代智算中心机柜功率已普遍达到20-50kW，部分高性能计算集群甚至突破100kW门槛。这种"功率密度跃迁"主要源自三方面因素：AI芯片功耗飙升、计算集群规模扩大以及散热需求增加。以英伟达GB200 NVL72集群为例，单系统功耗高达450kW，相当于300台家用空调全速运行的耗电量，这对供电系统提出了前所未有的挑战。

电力需求的结构性变化在三个维度表现得尤为突出。首先是单机柜功耗的指数级增长，服务器单卡功率从不足500W跃升至2kW以上，推动单机功率从传统水平向智算中心的超高密度演进。其次是总体用电规模的量级突破，据行业测算，一栋标准通算数据中心电力容量约20MVA，而同规模智算中心则可能突破100MW，增幅达5倍。第三是能效要求的显著提升，随着电力成本占比攀升至70%-80%，每1%的效率提升都可带来数百万元的年化成本节约。

供电技术的演进路径正围绕三个核心目标展开：高效低损耗、高功率密度和高稳定性。现代AIDC供电链路通常采用"市电→变压器→UPS/HVDC→PDU→服务器"的架构，其中关键创新集中在中间转换环节。以阿里巴巴张北数据中心为例，其采用HVDC高压直流供电系统替代传统"交流-直流-交流"转换模式，结合组合式空调箱(AHU)风墙技术，整体能效提升20%以上，年节电达数千万度。

当前主流供电方案呈现"四足鼎立"格局：

• UPS系统凭借技术成熟、兼容性强占据54%市场份额，但面临能耗高、占地面积大的挑战
• HVDC方案通过减少转换环节将效率提升至95%，过去十年装机容量从30万安培增长至600万安培
• 巴拿马电源采用链路简化设计，系统效率达97.5%，建设周期从400天压缩至90天
• SST固态变压器作为未来技术，效率有望突破98%，占地面积仅为传统方案的24%

江苏省数据中心电源应用情况直观反映了这一格局：

三、技术路线竞争：效率与密度的双重革命

数据中心供电技术正经历从"单一主导"向"多元并存"的格局转变。当前市场上四大技术路线——UPS、HVDC、巴拿马电源和SST各具优势，在不同应用场景中展现出差异化竞争力。UPS(不间断电源)作为最成熟的解决方案，2023年在中国高端电源市场规模达79.4亿元，占据主导地位。其核心优势在于技术成熟度和兼容性，华为FusionPower6000等模块化产品通过3U空间实现100kVA容量，体积减少70%，效率达97.8%，成功应用于上海交通云数据中心等项目。

HVDC(高压直流)技术凭借其高效低损特性正加速渗透。与传统UPS相比，HVDC省去了一次交流转换环节，直接输出240V直流电，使系统效率提升至95%以上。过去十年间，HVDC年新增装机容量从30万安培增长至600万安培，全国绿色直流数据中心总量已超10GW。阿里巴巴张北数据中心大规模部署HVDC系统，与组合式AHU风墙技术配合，实现了PUE(电源使用效率)低于1.2的行业领先水平。据Grand View Research数据，全球HVDC市场规模预计将从2023年的119.8亿美元增长至2030年的4.5%CAGR。

巴拿马电源代表了系统级创新的突破。由阿里巴巴主导开发的这一方案通过移相变压器整合前置环节，系统效率提升至97.5%，建设成本降低60%，空间占用减少40%。截至2023年，阿里云全国数据中心已部署366套巴拿马电源，总容量超800MW。台达电子推出的巴拿马电源系统显示，2.4MW供配电系统效率每提升1%，年可节电21万度，减排二氧化碳200吨。这种方案特别适用于大型互联网企业的超大规模数据中心。

SST(固态变压器)作为前瞻性技术，展现了颠覆性潜力。西电贵安数据中心应用的SST方案实现了10kV交流直转240V直流，效率超97.5%，占地面积仅为传统方案的24%。新加坡Amperesand公司计划2025年推出22KV/6MW的SST解决方案，台达电子则开发了模块化SST机柜，可从中压电网直接转换为800V直流电。尽管目前SST受制于技术成熟度和高压运维风险，但其高密度(功率密度提升3倍)、高效率(损耗降低50%)和快速部署(建设周期<90天)的特点，使其成为AIDC供电的潜在终极解决方案。

四大技术路线的关键参数对比如下：

表：数据中心供电方案对比(数据来源：台达、Vertiv、中国西电、东方证券研究所)

四、未来趋势：高密度与绿色化双轮驱动

AIDC供电技术未来发展将呈现两大明确趋势：功率密度持续提升与绿色低碳转型。随着AI服务器单机功率从传统15kW激增至120kW以上，电力系统正经历一场与"摩尔定律"相呼应的技术革命。英伟达GB200 NVL72集群突破450kW功率门槛，这对供电系统的功率密度提出了近乎苛刻的要求。在此背景下，SST固态变压器等技术展现出独特价值，其功率密度可达传统方案的4倍，设备体积减少63%以上，完美契合IT设备高密度化的发展趋势。

绿色低碳成为不可逆的行业方向。数据中心作为能耗大户，其碳排放问题日益受到关注。新型供电技术正从三个方面推动行业减碳：一是提升能源转换效率，如巴拿马电源使2.4MW系统年减碳200吨；二是促进可再生能源接入，SST技术可无缝整合光伏、储能等直流电源；三是降低全生命周期碳排放，HVDC系统通过减少铜材使用和输电损耗，整体碳足迹降低30%以上。西电贵安数据中心通过SST技术提升新能源利用率，展示了"东数西算"战略下的绿色发展路径。

技术融合将创造新的可能性。未来AIDC供电系统很可能呈现"混合架构"特征，结合多种技术的优势。例如"HVDC+SST"组合可兼顾成熟度与高效率，"巴拿马+液冷"方案则能同时解决供电和散热挑战。阿里云数据中心已经实践了"HVDC+AHU"的创新组合，通过高压直流供电与自然冷却相结合，实现PUE值行业领先。这种跨领域技术整合将成为突破能效瓶颈的关键。

行业标准和生态建设加速技术落地。2020年发布的GB/T38833-2020《信息通信用240V/336V直流供电系统技术要求》为HVDC应用提供了标准支撑，2022年YD/T4006-2022《信息通信用10kV交流输入的直流不间断电源系统》则规范了巴拿马电源发展。这些标准有效降低了新技术推广的市场门槛，促进了产业链协同。据预测，到2030年，直流技术在数据中心的渗透率有望从目前的不足20%提升至50%以上，带动相关电力电子产业超千亿市场规模。

从地域分布看，全球HVDC输电线路已形成明显集聚效应，中国、美国、欧洲等主要经济体正加速布局新一代供电技术。下图展示了高压直流输电的全球分布格局：

常见问题解答(FAQs)

Q1：什么是AIDC？它与传统数据中心有何区别？
A1：AIDC(AI数据中心)是专门为人工智能计算设计和优化的数据中心，与传统数据中心相比主要区别在于：1)计算架构以GPU/NPU等加速器为主；2)单机柜功率密度高3-10倍(20-50kW vs 4-6kW)；3)供电和散热系统需满足超高密度需求；4)总体电力消耗大，单栋建筑用电可达100MW级。

Q2：为什么AI发展会导致电力需求激增？
A2：AI电力需求激增主要源于三个因素：1)AI芯片功耗大幅提升，如英伟达GB200芯片达2700W；2)计算集群规模扩大，单系统功耗可达450kW；3)散热能耗随功率密度提升而增加。据IEA预测，2026年AI电力需求将是2023年的10倍。

Q3：当前数据中心主流供电技术有哪些？各有什么优劣？
A3：四大主流技术为：1)UPS-技术成熟(市占54%)但效率较低(95.1%)；2)HVDC-效率高(95%)但初期投资大；3)巴拿马电源-效率97.5%、占地小但运维经验少；4)SST-效率98%、占地仅24%但技术尚不成熟。选择取决于具体场景需求。

Q4：供电技术如何影响数据中心的运营成本？
A4：供电系统效率每提升1%，2.4MW数据中心年可节电21万度(约合200吨CO₂)。电力成本占AIDC运营成本的50%-80%，高效供电技术可显著降低OPEX。如巴拿马电源使阿里云数据中心电力成本降低20%以上。

Q5：未来AIDC供电技术的发展趋势是什么？
A5：两大核心趋势：1)高密度化-SST等技术使功率密度提升3-4倍；2)绿色化-通过提升效率(目标>98%)、整合可再生能源(光伏/储能)降低碳排放。技术融合如"HVDC+液冷"将成为突破能效瓶颈的关键。

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报告介绍：本报告由东方证券于2025年3月12日发布，共22页，本报告包含了关于AI电力,AIDC的详细内容，欢迎下载PDF完整版。