算力核心赛道 —— AIDC（2）
AI要吃饭，吃的就是算力，而算力的背后，靠稳定、高效的电力撑着。
AIDC就是AI专属的数据中心，相当于AI时代的粮仓，而电气设备就是这个粮仓的输送管道和储备系统。电气设备跟不上，再强的GPU也发挥不了作用。
一、AIDC
1、为啥疯狂投钱
（1）AI市场
生成式AI出来后，全球AI市场规模涨得特别快。
根据IEA预测，2024年全球AI产业市场空间约234亿美元，到2032年能涨到2745亿美元，年均增速高达36%。
这么大的AI市场，得有足够的AIDC来支撑算力，不然大模型训练、AI推理都没法落地。
全球AI市场规模高速增长(2025-2032年为预测数据)
（2）云厂商和Colo
AI的主要使用者是云厂商，比如国内的阿里、腾讯，海外的亚马逊、微软，这些企业自然成了AIDC投资的主力军。
国内方面，阿里2024年资本开支同比涨了239%，还计划2025-2027年投3800亿建AI基础设施；
腾讯2024年资本开支也涨了221%，2025年还会保持双位数增长。
海外方面，亚马逊2025年计划投930亿美元建数据中心，微软投800亿，谷歌从750亿上调到850亿，全都瞄准AI和云基础设施。
除了云厂商，数据中心专业运营商（Colo）也在加码。
国内的世纪互联，2025年资本开支指引提到100-120亿元，截至2025年一季度，它在建和待建的基地型数据中心总容量超过1GW，专门给阿里、腾讯这些头部企业提供算力服务。
（3）装机量要破百GW
AIDC的装机量就是它的电力承载能力，这个数字正在快速增长。
根据IEA数据，2025年全球数据中心总装机量有望达到114.3GW，比2023年的规模大幅提升。
而且未来增速也很可观：乐观情况下，2024-2030年每年增速能到21%；
就算是悲观情况，每年也能涨8%。这么快的装机速度，就是为了跟上AI算力的需求。
2、成本在哪里
（1）配电系统
根据施耐德电气的模型，一个5MW、单机柜功率20kW、2N配电冗余的AIDC。
总建造成本约16.4亿元，其中配电系统就占了5.9亿元，比例达36%，是花钱最多的部分。
而且配电系统里，UPS（不间断电源）的价值量最高，占比接近40%；
其次是柴发机组（24%）和开关柜（18%）。也就是说，建AIDC的核心投入，就是保障电力稳定的设备。
按类型划分数据中心建设开支；配电系统中UPS的价值量占比最高
（2）制冷和其他设备
除了配电系统，制冷系统也是重要开支，占比约26%。因为AIDC的设备功耗高，会产生大量热量，要是散热不及时，设备就会出问题。
剩下的钱会花在建筑成本、安装和项目管理等方面，但这些都属于辅助，核心还是围绕电力和散热。
3、功耗飙升
（1）GPU功耗
AI的算力主要靠GPU提供，而GPU的性能提升速度远超CPU。
根据英伟达的数据，GPU的运算性能每年能提升2倍，8年就能提升1000倍；
而CPU的性能每年只能提升1.1倍，差距特别大。性能提升的同时，功耗也跟着涨，GPU自然成了AIDC的用电大户。
（2）新一代GPU功耗
现在的GPU功耗已经到了恐怖的程度。上一代英伟达的H200算力板卡，功耗约1700W；
而新一代的B200板卡，功耗直接涨到3300W，接近翻倍。
单块GPU功耗都这么高，一个机柜里装多块GPU，整体功耗可想而知。
英伟达的NVL72机柜，装72颗GB200 GPU，功耗上百千瓦，传统数据中心的供电根本扛不住。
（3）供电系统升级
传统数据中心的供电设备，是按低功耗设计的，比如单机柜功率也就几kW到十几kW。
现在AIDC的机柜功率要到百kW甚至MW级别，传统设备的效率、功率密度都跟不上了。
传统UPS的效率最高也就95%，还需要大量空间；
要是用在高功耗机柜上，不仅浪费电，还占地方。这就逼着供电系统必须升级，从技术路线上找突破。
二、供电技术
四次迭代，每一代都更高效、更能扛、高功耗。
1、第一代UPS
UPS，不间断电源，是大家最熟悉的供电设备，现在大部分数据中心还在用电，但它的瓶颈已经很明显了。
（1）UPS是啥
简单说，UPS就是停电时能救急的设备，核心结构是整流器+逆变器+备电电池。
正常情况下，它把市电的交流电转换成直流电，再转换成设备能用的交流电，即逆变；
要是停电了，备电电池就会接入，通过逆变器继续供电，保证设备不会突然断电。
（2）UPS优势
UPS的最大优势就是成熟，国内渗透率能到85-90%，海外超过95%，不管是设备生产还是运维，都有完整的生态。
而且它的冗余设计，比如2N模式，两套设备备份很成熟，能保证供电稳定，适合功率密度不高的中小型数据中心。
（3）UPS问题
现在UPS的效率已经到顶了，用IGBT器件的UPS，最高效率约95%；就算用更先进的SiC器件，也只能到97.5%。
而且它需要两级电力转换，转换环节多，不仅耗电，还容易出故障。
另外UPS的占地面积大，一个2.2MW IT负载的UPS系统，需要310㎡的空间，建设周期还要12个月，对高功率密度的AIDC来说太不划算。
UPS、HVDC、巴拿马电源方案对比
2、第二代
（1）HVDC对比UPS
HVDC的核心优势是少了一次转换，它直接把市电转换成直流电，不需要再逆变回交流电，所以效率更高能到95%，比UPS省了不少电。
而且它是模块化结构，可靠性更高，建设成本也低：
同样2.2MW IT负载，HVDC的成本约2元/W，比UPS的3元/W便宜；占地面积300㎡，比UPS小；建设周期6个月，也更快。
（2）国内厂商
国内是HVDC的先行区，阿里牵头中恒电气、台达开发了巴拿马电源（一种集成化HVDC），先在自己的AIDC里用；
科华数据、盛弘股份也跟着布局HVDC产品，腾讯、字节这些云厂商已经开始采购。
而且HVDC的技术和直流充电桩同源，国内厂商有技术基础，推进速度比海外快。
（3）HVDC局限
240V/336V的电压还是太低了，要是机柜功率到百kW级别，电流会很大，需要更粗的电缆，不仅费铜，还会产生更多热量。
而且它的配套设备还不完善，比如适合这个电压的断路器、继电器不多，运维经验也比UPS少，暂时没法满足MW级机柜的需求。
3、第三代
800V HVDC是英伟达、谷歌提出来的，专门针对百kW-MW级的高功率机柜。
（1）800V？
800V的核心优势是传输功率大，损耗小，在相同的电缆尺寸下，800V系统能比240V多传输85%的功率，而且电流小，没有交流的集肤效应，即电流集中在导线表面，浪费导线，热损耗也少。
比如一个1MW的机柜，用800V供电，电流只有1250A；用240V的话，电流要4167A，电缆粗细差很多，成本和损耗天差地别。
（2）海外的进展
海外厂商已经开始布局800V HVDC：维谛技术计划2026年下半年推出800V DC电源产品，禾望电气、良信股份可能成为它的合作伙伴；
谷歌在2024年OCP大会上提出了±400V的供电架构，适合未来的AIDC；
台达在2025年COMPUTEX展上，展出了800V高压直流架构，还推出了180kW的机架式电源，效率高达98%。
（3）800V问题
800V HVDC现在最大的问题是生态没起来。800V的服务器电源、断路器、继电器这些配套设备还很少，没有大规模量产；
而且运维人员没接触过这么高的直流电压，缺乏管理经验，可靠性还需要验证。
4、第四代
（1）SST
传统变压器是用铁芯和线圈做的，体积大、效率低；而SST是用半导体器件比如IGBT、SiC做的，相当于电力电子变压器。
它的优势特别多：效率高，整机效率超98%；
体积小，比传统变压器小一半以上；
能直接接绿电光伏、风电）；
能快速调节电压，适应负载波动。
建设周期短，传统变压器要几个月，SST几周就能装好。
（2）国内案例
国内在SST领域走在前面：2023年，中国西电的SST首次应用在东数西算项目里，推出了10kV AC/800V DC/2MVA的固态变压器；
白云电气集团旗下的西安为光能源，把量产版SST用在了江苏苏州昆山的直流充电站；
而且用SiC器件的SST，效率能到98.5%，功率密度更高。
（3）啥时候能普及？
SST现在的价格已经接近UPS和HVDC了。硅基SST约1元/W，和传统变压器+设备的0.8元/W差不多，而且功能性更强。
未来半导体器件成本下降、绿电接入需求增加、AIDC规模往GW级扩张，SST会慢慢替代传统变压器和HVDC，成为主流供电架构。
数据中心SST 800V 2N供电架构
三、服务器电源
AIDC的大电网，服务器电源就是最后的电力转换器。
把机房的高压电，变成GPU能直接用的低压电。
1、电源标准
（1）作用
简单说，服务器电源就是电压转换器。AIDC机房里的电是400V交流电，而服务器里的CPU、GPU需要12V甚至0.8V的直流电，这就需要服务器电源来转换：
先把400V AC转换成48V DC（第一级），再转换成12V DC（第二级），最后降到0.8-1V给GPU用。
要是转换效率低，不仅浪费电，还会产生热量，影响GPU性能。
（2）标准：OCP ORV3
现在主流的服务器电源都遵循OCP ORV3标准，这个标准规定了电源的尺寸：
宽度73.5mm、高度40mm，长度最长700mm，像一把标准尺寸的长剑。
统一标准是为了方便安装，不管是台达、光宝还是麦格米特的电源，都能装在同一个机柜里，不用改尺寸。
（3）电源空间紧张
AI服务器需要的电源空间越来越大。比如英伟达的NVL72机柜，要装72颗GB200 GPU，专门留了8U的空间给电源模组，占了机柜总高度的近20%。
要是电源功率密度不提升，未来装更多GPU的话，电源可能会占满机柜，根本没地方放其他设备，所以提升电源功率密度是必须的。
2、功率、密度越来越高
（1）5.5kW电源
现在5.5kW的服务器电源已经随英伟达GB200的出货开始量产了。GB200的单卡功耗约2700W，一个8卡服务器的功耗约22kW，需要4个5.5kW的电源才能满足。
国内的麦格米特已经具备5.5kW电源的量产能力，能给英伟达供货；欧陆通的5.5kW电源也通过了大厂认证，开始小批量出货。
（2）8-12kW电源
下一代GPU如英伟达的Rubin、GB300的功耗会更高，单卡可能到3000W以上，8卡服务器功耗会到24kW，需要8kW甚至12kW的电源。
现在头部电源厂商已经在研发了：英飞凌公布的AC-DC路线图里，2026年起8kW以上的服务器电源会趋于成熟；
纳微半导体已经推出了12kW电源的demo，效率高达97.8%，能支持300kW以上的AI机柜。
3、市场格局
（1）台达、光宝
全球开关电源市场里，台达的市占率最高，达17%；光宝排第二，约4%；群光、明纬也各占3%左右。
服务器电源是开关电源的细分领域，格局差不多。台达的服务器电源市占率超50%，光宝紧随其后，这两家几乎垄断了海外云厂商的订单。
亚马逊、微软、谷歌的服务器电源，大部分都是台达和光宝供应的。
（2）大陆企业
大陆企业里，麦格米特是第一个突破的，它已经打入英伟达的供应链，5.5kW电源能给GB200配套，2025年下半年开始批量出货。
欧陆通也不甘落后，它的5.5kW电源通过了浪潮、富士康、华勤这些国内服务器厂商的认证，随着国内AIDC建设推进，订单会慢慢多起来。
其他企业比如全汉、航嘉，也在研发高功率服务器电源，但还没大规模量产。
英伟达MGX生态的合作供应商
（3）客户认证
服务器电源不是随便就能卖的，必须通过终端客户的认证。比如给英伟达供货，要过英伟达的MGX生态认证；给亚马逊供货，要过亚马逊的硬件测试。
认证过程很严格，不仅看效率、可靠性，还看兼容性。
电源要和GPU、服务器主板完美配合，不能出故障。而且认证周期长，一般要6-12个月，新企业很难快速进入。
4、技术升级
提升服务器电源的功率密度和效率，就得用更好的半导体器件。
SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓），它们比传统的硅器件强太多。
（1）SiC和GaN
SiC和GaN属于第三代半导体，物理特性比硅好很多：
SiC的击穿场强是硅的9倍，能承受更高的电压；热导率是硅的3.7倍，散热更快；GaN的开关速度是硅的10倍，没有反向恢复损耗。
用它们做电源，效率能提升2-3个百分点，体积能缩小30%以上，还能承受更高的温度，适合高功率密度的场景。
（2）上游厂商
现在上游半导体厂商已经开始研发适合服务器电源的SiC和GaN器件：
纳微半导体和英伟达合作，开发800V HVDC架构下的GaN器件，推出了80-120V的中压GaN功率芯片，专门优化AI数据中心电源；
罗姆是英伟达800V HVDC架构的主要硅供应商，也有SiC和GaN产品；
英飞凌和英伟达合作开发下一代电源系统，能提供硅、SiC、GaN三种器件，满足不同功率需求。
（3）成本、可靠性
SiC和GaN现在最大的问题是贵，SiC器件的价格是硅器件的3-5倍，GaN的是2-3倍，虽然能省电费，但初期投入高，很多厂商还在观望。
而且它们的可靠性还需要验证：服务器电源要连续工作5-10年，SiC和GaN在长期高温、高电压下的稳定性，还需要更多实际案例来证明。
不过随着量产规模扩大，成本会慢慢降下来，未来3-5年，SiC和GaN在服务器电源里的渗透率会快速提升。
四、增量需求
1、BBU
BBU后备电池系统就是装在IT机柜里的小充电宝，停电时能救急。
（1）对比传统备电
传统数据中心的备电用的是集中式铅酸电池，把一大组铅酸电池放在专门的房间里，通过电缆给机柜供电。
这种方式有很多缺点：占地大、效率低、寿命短、维护麻烦。
BBU是分布式备电，直接装在IT机柜里，由锂电池组成，容量不大但响应快。
停电时，它能在毫秒级内给服务器供电，保证数据不丢失，还能让服务器安全关机，或者把任务转移到其他机柜。
而且锂电池的寿命是铅酸电池的2-3倍，体积小，不用专门的房间，维护也简单。
（2）BBU要成标配
以前BBU是选配，比如GB200机柜里，只有部分客户会装；但到了GB300和Rubin机柜，BBU会变成标配。
因为高功率机柜的负载更敏感，一旦停电，GPU里的训练数据要是丢失，损失会很大。一个大模型训练了几天，停电后要重新开始，浪费大量时间和电费。
现在海外云厂商已经开始批量用BBU了：光宝在2025年二季度开始大规模出货BBU，亚马逊、微软的新机柜都在选配；国内的腾讯、字节也在测试。
2、超级电容
超级电容不像BBU那样能长时间供电，它的作用是应对GPU的瞬时功率波动。
（1）电容作用
AI服务器的GPU负载不是稳定的，而是脉冲式的。训练大模型时，某一瞬间的功率可能比平均功率高50%以上，这种尖峰负载会让供电电压波动。
要是电压波动太大，GPU的性能会下降20-30%，甚至会触发保护机制，让服务器停机。
超级电容的响应速度特别快，能在毫秒级内释放电力，补上尖峰负载的缺口，平抑电压波动。
而且它的充放电寿命长，能循环十万次以上，比锂电池的几千次多太多，不用频繁更换。
一个40kW的机柜，装一组超级电容，就能应对50kW的尖峰负载，保证GPU正常工作。
AI负载波动会引起功率的大幅波动
（2）技术趋势
超级电容的技术也在升级，主要有两个方向：一是功率提升，以前的超级电容功率约20kW，现在往40kW、60kW升级，武藏已经推出了40kW的产品，计划2028年推出60kW的；
二是集成化，把超级电容和电源模块、BBU装在一起，组成电源柜，台达的新款电源柜，就集成了超级电容和BBU，占地方更小，管理更方便。
另外，超级电容的技术路线也有两种：EDLC双电层电容器和HIB混合离子电容器。
EDLC的寿命更长，但功率密度低；HIB的功率密度高，但寿命短。现在主流还是EDLC，适合AIDC的长期稳定运行。
五、其他关键设备
AIDC的电力系统里，有两个不起眼但很重要的部分：电能质量设备、配电元器件。
1、APF
APF有源电力滤波器是专门解决AIDC的电能质量问题，避免设备出故障。
（1）AIDC有哪些电能质量问题
AIDC里的设备大多是非线性负载，比如UPS、服务器电源、变频器，这些设备工作时会向电网注入谐波，相当于电流里的杂音。
谐波多了会有很多麻烦：一是增加线路损耗，浪费电；二是让变压器、电缆发热，缩短寿命；三是干扰其他设备，比如让服务器蓝屏、数据丢失；四是可能触发电网保护，导致停电。
除了谐波，AIDC还有无功功率不足、三相不平衡的问题。无功功率不足会让电压下降，设备没法满负荷工作；三相不平衡会让某一相的电流过大，烧毁电缆。这些问题要是不解决，AIDC的可靠性会大打折扣。
（2）APF
APF的作用就是消除谐波，补偿无功功率。它能实时检测电网里的谐波电流，然后产生一个相反的电流，抵消谐波；
同时还能补偿无功功率，稳定电压，平衡三相电流。比如一个5MW的AIDC，装APF后，谐波能从20%降到5%以下，线路损耗能减少15%以上。
现在APF也在升级，主要是用SiC器件。盛弘股份已经推出了基于SiC的APF产品，体积比传统APF小40%，效率提升3个百分点，能处理更大的电流。
而且未来APF会和BBU、超级电容集成，组成电能质量管理柜，同时解决波动和谐波问题，配置比例也会从现在的15%提升到2030年的30%。
北美数据中心聚集地电力畸变十分严重
2、配电元器件
（1）继电器
继电器相当于电力开关，控制电路的通断，在服务器电源、开关柜、PDU里都要用。
AIDC里的继电器分两种：低压继电器（12V、24V）和高压直流继电器（240V、800V）。
以前低压继电器用得多，但随着HVDC普及，高压直流继电器的需求会增加。
它的价值量是低压继电器的5-10倍，一个低压继电器约10元，高压直流继电器要50-100元。
（2）断路器
断路器是过载保护器，电流超过设定值时，会自动跳闸，切断电路。AIDC里的断路器也在升级：
以前用交流断路器，现在往直流断路器升级，因为HVDC是直流供电，交流断路器没法用。
直流断路器的价值量是交流断路器的2-3倍，一个交流断路器约50元，直流断路器要100-150元。
未来还要往固态直流断路器升级，它用半导体器件做的，响应速度比传统机械断路器快100倍，没有电弧，机械断路器跳闸时会产生电弧，可能烧毁设备，寿命也长。
（3）熔断器
熔断器就是保险丝，电流过大时，里面的金属丝会熔断，切断电路，保护设备。
AIDC里的熔断器用在UPS、HVDC、列头柜、BBU里，需要承受高电流、高温度，技术门槛不低。
国内做熔断器的龙头是中熔电气，它的电子类熔断器已经供应IDC领域，2024年IDC相关收入占比是个位数，但随着HVDC普及，占比会快速提升。