AI電氣設(shè)備把握電源%26液冷%26配套電力設(shè)備機(jī)遇

摘要電源：數(shù)據(jù)中心供配電由于其用電特殊性，電源價值量及冗余配置大幅提升，價值量大+技術(shù)持續(xù)迭代+敏感度不高。機(jī)柜外：1）HVDC和UPS的對比：HVDC核心在效率和可靠性上有所升級，效率方面：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比

UPS

簡單，少半個變壓器，成本更低，轉(zhuǎn)化效率更高，不過

UPS

升級后效率差異有所減小?？煽啃苑矫妫盒铍姵貟燧d位置不同，HVDC

直流電流直接掛載在直流母線上，后端出問題時仍能頂上，宕機(jī)率比

UPS

低。2）規(guī)模測算：按照UPS電源國內(nèi)價格大約在0.6元/W（不含鉛酸電池）；HVDC電源大多是集采所以價格更低，大約0.5元/W（整流器件和PSU的用量減少），國內(nèi)27年遠(yuǎn)期規(guī)模測算在150億左右；機(jī)柜內(nèi)：非標(biāo)+定制化需求更高，帶來更多溢價。2024-2029

年

AI

服務(wù)器平均機(jī)架密度將從40-100kW增加至350-500kW。以英偉達(dá)最新的主流機(jī)架

GB200NVL72為例，單機(jī)架120kW對應(yīng)約198kW

服務(wù)器電源（單個模塊功率為5.5kW，總共36

個模塊），容量配比為1:1.65。隨著單柜功率增大，服務(wù)器電源存在技術(shù)迭代（用SiC、GaN會替代Si基功率器件），單價進(jìn)一步提升，測算得國內(nèi)遠(yuǎn)期規(guī)模27年為373億左右；液冷：冷板式逐步放量，浸沒式靜待花開從價值量角度：冷板式液冷單價約5元/W，英偉達(dá)的GB200

NVL單臺造價約300萬美元，按整柜功率125kw測算，單柜價值量可達(dá)62.5萬人民幣，折算占單柜價值量2.97

。從技術(shù)演進(jìn)角度：冷板式仍為主流，浸沒式液冷需冷卻液降本驅(qū)動。冷板式液冷技術(shù)對服務(wù)器結(jié)構(gòu)改動需求較小，因此除定制冷板需要一定成本外，在可維護(hù)性+空間利用率+兼容性方面均具有較強(qiáng)優(yōu)勢。浸沒式液冷目前主要存在冷卻液物性要求高、服務(wù)器定制化程度高、與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施體系不兼容、生態(tài)不完善等問題，從冷卻液來看，冷板式冷卻液現(xiàn)采用乙二醇+水方案居多。浸沒式方案中，冷卻液可以占到浸沒式液冷約60的價值量。氟化冷卻液由于熱性能較好，為數(shù)據(jù)中心場景首選，但目前價格仍需要降本驅(qū)動，測算26年總體液冷市場規(guī)模為210.4億元。配套電力設(shè)備：變壓器+母線+電能質(zhì)量

1）數(shù)據(jù)中心母線由于省去了強(qiáng)電列頭柜，省去的強(qiáng)電列頭柜會提升IT機(jī)柜數(shù)量，母線能夠承載1000安培及以上的大電流，適配AI高功率機(jī)柜，需求快速上量，有望打開空間；2）SiC基APF和SVG產(chǎn)品因為占地空間小、整機(jī)效率高、更高的開關(guān)頻率等優(yōu)點(diǎn)，與數(shù)據(jù)中心行業(yè)有較大的契合度，數(shù)據(jù)中心行業(yè)用戶對SiC基低壓電能質(zhì)量產(chǎn)品接受度開始提高，SiC基低壓電能質(zhì)量產(chǎn)品市場滲透率快速提升。投資建議：建議關(guān)注

1）電源環(huán)節(jié)：服務(wù)器電源：麥格米特/歐陸通；UPS/HVDC：科華數(shù)據(jù)/中恒電氣/科士達(dá)/禾望電氣；2）液冷環(huán)節(jié)：英維克/申菱環(huán)境/同飛股份/高瀾股份；3）配套電力設(shè)備：變壓器：金盤科技/伊戈爾/明陽電氣；母線：威騰電氣；電能質(zhì)量：盛弘股份/愛科賽博；配電&電路元器件：良信股份、宏發(fā)股份、正泰電器、法拉電子。1電源：機(jī)柜內(nèi)>機(jī)柜外，價值量確定增長方向目錄

CONTENT2液冷：冷板式逐步放量，浸沒式靜待花開3配套電氣設(shè)備：變壓器&母線&電能質(zhì)量設(shè)備4盈利預(yù)測&風(fēng)險提示電源——機(jī)柜內(nèi)>機(jī)柜外，價值量確定增長方向4AIDC星辰大海，建議關(guān)注電源+液冷+供配電機(jī)遇5資料來源：《全鏈融合算力基礎(chǔ)設(shè)施護(hù)航電力數(shù)字轉(zhuǎn)型報告》，方正證券研究院5圖：AIDC整體架構(gòu)從IDC到AIDC，場景變革帶來量的飛躍數(shù)據(jù)來源：中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究院，中商情報局，方正證券研究院1662263154015206508101000512680878116815001900240730480500100015002000250030003500201720182024E2019 2020標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量（萬）2021 2022 2023市場規(guī)模（億元）算力類型提供通用算力(或稱基礎(chǔ)算力),以用于數(shù)據(jù)存儲和虛擬化、通用(基礎(chǔ))計算、大數(shù)據(jù)分析等提供智能算力,以用于人工智能的訓(xùn)練和推理計算,語言、圖像和視頻的智能處理芯片主要搭載CPU芯片主要搭載

GPU、FPGA、ASIC等AI加速芯片應(yīng)用場景電子商務(wù)平臺、社交媒體、即時通訊、音視頻與流媒體平臺等自動駕駛、科研計算、生成式AI智能語言模型、公共安全系統(tǒng)、智慧交通機(jī)柜規(guī)格普遍在2-10KW12KW-24KW或以上市場參與公司萬國數(shù)據(jù)、世紀(jì)互聯(lián)、數(shù)據(jù)港、潤澤科技、光環(huán)新網(wǎng)等商湯科技、紫光集團(tuán)、科大訊飛、浪潮集團(tuán)、華為等在智算中心（AIDC，Artificial

Intelligence

Data

Center）是專門為人工智能計算任務(wù)提供算力服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)和算法服務(wù)的新型算力基礎(chǔ)設(shè)施，與通用數(shù)據(jù)中心相比主要在搭載芯片類型+應(yīng)用場景+機(jī)柜功率等方面存在顯著差異圖：2017-2024E中國內(nèi)地數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量及市場規(guī)模 圖：IDC通用數(shù)據(jù)中心與AIDC

智算中心的差異IDC通用數(shù)據(jù)中心AIDC智算中心6電如何一步步送入芯片？資料來源：CSDN，芝能科技，方正證券研究院雖然數(shù)據(jù)中心的各種供電架構(gòu)方案五花八門，新產(chǎn)品層出不窮，但其實整個供電系統(tǒng)只為了解決兩個問題：在哪里把交流轉(zhuǎn)換成直流？在哪里接入備電系統(tǒng)？UPS/HVDC：UPS

即不間斷電源。市電輸入UPS后，UPS需要首先進(jìn)行ACDC轉(zhuǎn)換，用于給蓄電池直流充電，然后進(jìn)行DCDC，把電壓等級轉(zhuǎn)換到合適后續(xù)設(shè)備工作的電壓，再進(jìn)行DCAC逆變到230V或400V交流電，用于后續(xù)的交流設(shè)備供電ACDC：即機(jī)柜內(nèi)部的

Powershelf，將交流電轉(zhuǎn)換為算力硬件所需的穩(wěn)定直流電，一般輸出電壓為48V。DCDC

電源模塊，將48V電壓進(jìn)一步下變壓至適用于算力芯片的工作電壓，如

0.8V，1.3V。其中具體供電策略由

Drmos與多相電源控制器芯片決定。圖：AIDC的電能轉(zhuǎn)化過程7AC/DC環(huán)節(jié)：非標(biāo)+標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，功率提升進(jìn)一步抬高溢價根據(jù)維諦預(yù)測，2024-2029

年

AI

服務(wù)器平均機(jī)架密度將從40-100kW增加至

350-500kW。根據(jù)英飛凌的技術(shù)預(yù)測，隨著數(shù)據(jù)中心機(jī)架功率需求突破300kW門檻，AI服務(wù)器電源單元（PSU）正經(jīng)歷顯著的技術(shù)迭代。目前主流的ORv3-HPR標(biāo)準(zhǔn)5.5kW電源將逐步演進(jìn)：第二代PSU的功率預(yù)計提升至8-12kW區(qū)間，而第三代產(chǎn)品更將達(dá)到22kW的功率水平。圖：AI服務(wù)器機(jī)架功率不斷提升數(shù)據(jù)來源：英飛凌，維諦，AdvancedEnergy，方正證券研究院8圖：英飛凌預(yù)測PSU功率不斷提升圖：機(jī)架內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中心的骨架——供配電架構(gòu)資料來源：前海樂成LEDC，方正證券研究所表：占有率測算當(dāng)前供配電系統(tǒng)多采用

2N

系統(tǒng)架構(gòu)，未來朝著DR和RR架構(gòu)演繹。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)普遍使用

2N

系統(tǒng)架構(gòu)（N代表一個完整的供電系統(tǒng)），由兩個供配電單元組成，每個單元均能滿足全部負(fù)載的用電需要，兩個單元同時工作，互為備用。正常運(yùn)行時，每個單元向負(fù)載提供50

的電能，當(dāng)一個單元故障停止運(yùn)行時，另一個單元向負(fù)載提供100

的電能。DR:分布冗余，由N（N

≥

3）個配置相同的供配電單元組成，N個單元同時工作。將負(fù)載均分為N組，每個供配電單元為本組負(fù)載和相鄰負(fù)載供電，正常運(yùn)行情況下，每個供配電單元的負(fù)荷率為66 。當(dāng)一個供配電系統(tǒng)發(fā)生故障，其對應(yīng)負(fù)載由相鄰供配電單元繼續(xù)供電。RR：后備冗余。由多個供配電單元組成，其中一個單元作為其它運(yùn)行單元的備用。當(dāng)一個運(yùn)行單元發(fā)生故障，通過電源切換裝置，備用單元繼續(xù)為負(fù)載供電。2N系統(tǒng)DR系統(tǒng)RR系統(tǒng)建設(shè)成本10091.491.9運(yùn)行成本(電費(fèi))10099.1106.5系統(tǒng)架構(gòu)簡單適中復(fù)雜實現(xiàn)物理隔離容易很難適中運(yùn)維難度低適中高可用度0.999990.999980.999959圖：2N架構(gòu)圖：DR架構(gòu)圖：RR架構(gòu)表：架構(gòu)對比高壓直流系統(tǒng)相較傳統(tǒng)UPS取消了兩級變換（分別是UPS端的逆變環(huán)節(jié)和服務(wù)器電源端的整流環(huán)節(jié)），整體效率更高。高壓直流系統(tǒng)蓄電池作為電源直接并聯(lián)在輸出母線上，當(dāng)停電時，蓄電池可以直接供給負(fù)載，提高了供電可靠性。高壓直流系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加簡單。資料來源：《數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營管理》，方正證券研究院UPS和HVDC對比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)UPS輸出的電能品質(zhì)高、無轉(zhuǎn)換時間供電效率較低，電能損失嚴(yán)重。結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)困難交流UPS供電可靠性較差HVDC節(jié)能、供電可靠性高、無“零地”電壓問題、有利于新能源的接入對配電開關(guān)滅弧性能要求高、換流設(shè)備成本較高。10圖：UPS架構(gòu)表：UPS和HVDC簡要優(yōu)缺點(diǎn)概括圖：HVDC架構(gòu)圖：HVDC和UPS架構(gòu)對比資料來源：NTTDATA，知乎，方正證券研究所HVDC具備滲透率提升的基礎(chǔ)UPS部分缺陷：傳統(tǒng)UPS采用AC/DC整流，DC/AC逆變的雙變換，從UPS輸入到末端設(shè)備負(fù)載變換次數(shù)多，每次變換都有能量損耗，降低了系統(tǒng)供電效率。另外，由于UPS采用冗余設(shè)計，正常情況下單臺UPS負(fù)載率只在30-40

左右，很難達(dá)到最高效率點(diǎn)，實際運(yùn)行效率較低傳統(tǒng)UPS以整機(jī)形式出現(xiàn)，整機(jī)設(shè)備容量較大，況且如果需要擴(kuò)容改造牽涉進(jìn)出線設(shè)備的大量改動，比較繁瑣不便。雖然模塊化UPS的出現(xiàn)部分解決了此問題，但同樣存在多模塊設(shè)計并機(jī)復(fù)雜引起的可靠性問題傳統(tǒng)UPS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會影響其單機(jī)可靠性。為了解決單點(diǎn)故障問題，通常設(shè)計成2N，甚至2（N+1）的冗余模式名稱UPSHVDC設(shè)備效率主路95

,旁路99

,超級旁路9995變換級數(shù)2級實際為3級(廠家宣傳1級)機(jī)組可靠性高,有靜態(tài)旁路和維修旁路較高,無旁路,主要元件損壞后,電池放電15min后,IT設(shè)備將失去一路電源蓄電池蓄電池通過逆變器放電蓄電池直掛直流母線,蓄電池短路故障,會發(fā)生電源瞬斷事故模塊休眠模塊化UPS有此功能,塔機(jī)無有,可提高效率運(yùn)維方便,模塊化UPS可熱插拔模塊化設(shè)計,可熱插拔,運(yùn)維方便拓?fù)漭^簡單,多臺并機(jī)需滿足電壓、頻率、相位一致,存在環(huán)流問題。簡單,僅需要考慮負(fù)荷均分IT設(shè)備兼容性大多數(shù)IT設(shè)備均支持交流電部分IT設(shè)備需定制,原設(shè)計使用交流電的設(shè)備未經(jīng)廠商允許改用直流供電,存在不予保修風(fēng)險價格/略高壽命10年左右10年左右11表：UPS和HVDC具體產(chǎn)品對比圖：UPS和HVDC具體原理對比資料來源：NTTDATA，知乎，方正證券研究所UPS和HVDC對比名稱UPSHVDC設(shè)備效率主路95

,旁路99

,超級旁路9995變換級數(shù)2級實際為3級(廠家宣傳1級)機(jī)組可靠性高,有靜態(tài)旁路和維修旁路較高,無旁路,主要元件損壞后,電池放電15min后,IT設(shè)備將失去一路電源蓄電池蓄電池通過逆變器放電蓄電池直掛直流母線,蓄電池短路故障,會發(fā)生電源瞬斷事故模塊休眠模塊化UPS有此功能,塔機(jī)無有,可提高效率運(yùn)維方便,模塊化UPS可熱插拔模塊化設(shè)計,可熱插拔,運(yùn)維方便拓?fù)漭^簡單,多臺并機(jī)需滿足電壓、頻率、相位一致,存在環(huán)流問題。簡單,僅需要考慮負(fù)荷均分IT設(shè)備兼容性大多數(shù)IT設(shè)備均支持交流電部分IT設(shè)備需定制,原設(shè)計使用交流電的設(shè)備未經(jīng)廠商允許改用直流供電,存在不予保修風(fēng)險價格/略高壽命10年左右10年左右12HVDC優(yōu)點(diǎn)：效率更高：現(xiàn)在采用功率MOS

高頻開關(guān)技術(shù)的240V

高壓直流系統(tǒng)效率可高達(dá)96以上，比采用晶閘管或IGBT的傳統(tǒng)UPS效率更高，體積更小。和交流UPS系統(tǒng)相比，直流供電系統(tǒng)去掉了逆變環(huán)節(jié)，而一般逆變環(huán)節(jié)的損耗在5

左右，因此電源的效率得以提升。其次，由于并機(jī)技術(shù)簡單，可以采用大量的模塊并聯(lián)，每個模塊的負(fù)載率可達(dá)70

~80

，比起傳統(tǒng)交流UPS系統(tǒng)提高很多。模塊化設(shè)計，擴(kuò)容方便，維護(hù)成本低：高壓直流系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，可大容量并機(jī)集中式供電，也可小容量一體柜分布式供電，供電方式非常靈活。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計初期預(yù)留好機(jī)架空間，擴(kuò)容是非常便捷的。電源維護(hù)成本低，在維修成本方面，高壓直流供電采用的整流模塊化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場替換非常方便；缺點(diǎn)：兼容性+新增斷路器成本。兼容性：交流供配設(shè)備基本為通用型，而直流供配設(shè)備尚存在服務(wù)器PSU兼容性等問題。直流斷路器：直流系統(tǒng)因無法實現(xiàn)過零切換，在斷路器操作過程中容易產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，從而增加維護(hù)難度和相應(yīng)成本。表：UPS和HVDC具體產(chǎn)品對比 圖：UPS和HVDC具體原理對比柜內(nèi)外核心電源設(shè)備規(guī)模測算13數(shù)據(jù)來源：方正證券研究所時間20242025E2026E2027E標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)(萬架)1000125016252112.5標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)yoy23.4625.0030.0030.00單機(jī)架功率(kW)2.52.52.52.5機(jī)架總功率(GW)25.031.340.652.8PUE1.421.391.351.3數(shù)據(jù)中心總功率(GW)35.543.454.868.7數(shù)據(jù)中心新增功率(GW)5.57.911.413.8服務(wù)器電源PSU單價(元/W)2.32.52.83服務(wù)器PSU滲透率30354050服務(wù)器冗余度1.651.681.71.8服務(wù)器電源PSU市場規(guī)模(億)62.1116.7217.2372.9UPS單價(元/W)0.60.60.550.5UPS滲透率80706055UPS/HVDC冗余度2.42.42.42.4UPS市場規(guī)模(億)62.980.090.391.2HVDC滲透率20304045HVDC單價(元/W)0.50.50.40.4HVDC市場規(guī)模(億)13.128.643.859.7UPS/HVDC價格假設(shè)：UPS電源國內(nèi)價格大約在0.6元/W（不含鉛酸電池）；HVDC電源大多是集采所以價格更低，大約0.5元/W（整流器件和PSU的用量減少）；UPS/HVDC冗余度假設(shè)：2N供配電設(shè)計+每路電源的設(shè)計容量存在服務(wù)器機(jī)柜容量裕度（約1.15-1.2倍），取2.4倍；PSU價格&冗余度假設(shè)：以英偉達(dá)最新的主流機(jī)架

GB200

NVL72為例，單機(jī)架120kW對應(yīng)約198kW

服務(wù)器電源（單個模塊功率為5.5kW，總共36個模塊），容量配比為1:1.65。隨著單柜功率增大，服務(wù)器電源存在技術(shù)迭代（用SiC、GaN會替代Si基功率器件），單價進(jìn)一步提升；表：柜內(nèi)外核心電源設(shè)備規(guī)模測算液冷—冷板式逐步放量，浸沒式靜待花開14單機(jī)柜功率已超100kW，2029年AIGPU機(jī)架峰值密度有望突破1MW。英偉達(dá)GB200/300

NVL72的單機(jī)柜功率高達(dá)132kW，采用液冷散熱方案。根據(jù)Vertiv數(shù)據(jù)，新建平均機(jī)架密度在不同的工作負(fù)載應(yīng)用和市場領(lǐng)域中不斷增長，隨著英偉達(dá)的GPU架構(gòu)從Blackwell逐步進(jìn)化為Rubin

Ultra，AI

GPU機(jī)架的峰值密度有望從2024年的130kW到2029年突破1MW。單機(jī)柜功率已突破風(fēng)冷方案極限，液冷大勢所趨。根據(jù)Vertiv數(shù)據(jù)，當(dāng)機(jī)架密度低于20kW，尚可采用風(fēng)冷方案；當(dāng)機(jī)架密度在20kW到75kW時，主要利用風(fēng)冷和液冷相結(jié)合的熱管背板熱交換器技術(shù)，來解決數(shù)據(jù)中心散熱問題；當(dāng)機(jī)架密度超過75kW時，只有直接式液冷方案能夠滿足高功率密度機(jī)柜的散熱需求。未來AI

GPU單機(jī)柜功率將遠(yuǎn)高于100kW，采用液冷技術(shù)是大勢所趨。液冷：隨機(jī)柜功率攀升，液冷有望成必選項15資料來源：Vertiv，TweakTown，方正證券研究所圖：預(yù)計機(jī)架密度增加圖：液冷與風(fēng)冷發(fā)展液冷技術(shù)演進(jìn)資料來源：《電信運(yùn)營商液冷技術(shù)白皮書》，方正證券研究所16項目冷板式液冷浸沒式液冷噴淋式液冷相變浸沒式單相浸沒式原理冷板貼近服務(wù)器芯片等高發(fā)熱元件,利用冷板中冷卻液帶走熱量;同時增設(shè)風(fēng)冷單元帶走低發(fā)熱原件散熱服務(wù)器完全浸沒在冷卻液中,冷卻液產(chǎn)生政法冷凝相變，并帶走熱量服務(wù)器需完全浸沒在冷卻液中,冷卻液循環(huán)流動并帶走熱量冷卻液從頂部噴淋，通過對流換熱為器件降溫技術(shù)特點(diǎn)服務(wù)需與動力系統(tǒng)改造較小,IT設(shè)備維護(hù)較簡單管路接頭、密封件較多,漏液維護(hù)復(fù)雜散熱能力強(qiáng)、功率密度高。IT設(shè)備無風(fēng)扇,靜音服務(wù)器改為刀片式，專用機(jī)柜，管路要求高，控制復(fù)雜散熱能力強(qiáng)、功率密度高。IT設(shè)備無風(fēng)扇,靜音機(jī)械式吊臂拆裝,液休潔理和拆卸難、運(yùn)維經(jīng)驗少IT設(shè)備靜音,節(jié)省液體需保證冷卻液按需分配,運(yùn)維復(fù)雜,排液、補(bǔ)液,維護(hù)時破壞服務(wù)器原有密封結(jié)構(gòu)生態(tài)IT設(shè)備、冷卻液、管路、供配電等不統(tǒng)一，服務(wù)器多與機(jī)柜深耦合,支持廠家較多IT設(shè)備需定制化,普通光模塊等兼容性待驗證IT設(shè)備需定制化,普通光模塊等兼容性待驗證國產(chǎn)冷媒待驗證較少冷板式液冷是服務(wù)器芯片等高發(fā)熱元件的熱量通過冷板間接傳遞給液體進(jìn)行散熱，低發(fā)熱元件仍通過風(fēng)冷散熱的一種方式。浸沒式液冷是服務(wù)器完全浸入冷卻液中，全部發(fā)熱元件熱量直接傳遞給冷卻液，通過冷卻液循環(huán)流動或蒸發(fā)冷凝相變進(jìn)行散熱的一種方式。其中，冷卻液循環(huán)流動的方式為單相浸沒式液冷，冷卻液蒸發(fā)冷凝相變的方式為相變浸沒式液冷，相變浸沒式液冷控制更復(fù)雜、要求更高。噴淋式液冷是用冷卻液直接噴淋芯片等發(fā)熱單元，通過對流換熱進(jìn)行散熱的一種方式。當(dāng)前，冷板式液冷、單相浸沒式液冷為主要形式。表：液冷技術(shù)路線原理和技術(shù)特點(diǎn)對比液冷技術(shù)路線演進(jìn)：從冷板到浸沒在液冷方案演進(jìn)上，浸沒式液冷目前主要存在冷卻液物性要求高、服務(wù)器定制化程度高、與現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施體系不兼容、生態(tài)不完善等問題，隨著冷卻液國產(chǎn)化替代性能的提升，浸沒式液冷應(yīng)用場景將進(jìn)一步拓展。另外，相變浸沒式液冷控制復(fù)雜、要求高，噴淋式液冷應(yīng)用仍較少資料來源：《數(shù)據(jù)中心液冷散熱技術(shù)及應(yīng)用》，《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》，方正證券研究院項目冷板式浸沒式噴淋式備注初始投資冷板規(guī)格多、定制成本較高,系統(tǒng)帶大量的快速接頭和閥門，投資較高冷卻液用量最大,

特制密封壓力容器或臥式液冷箱體,成本居中可以采購傳統(tǒng)機(jī)柜改造服務(wù)，器增加必要的密封腔、分液板進(jìn)出液接口部件,成本較小,

3種方案室外散熱部分設(shè)備類似,成本也接近;室內(nèi)到室外的走管幾乎相同,投資成本的區(qū)別主要在室內(nèi)服務(wù)器及其架構(gòu)IT器件管理冷卻液通過流道、冷板殼壁與IT器件換熱,屬于非接觸式間接換熱,器件與冷卻液之間溫差較大。同時,IT設(shè)備還有部分風(fēng)冷系統(tǒng),系統(tǒng)熱管理復(fù)雜冷卻液與器件或其擴(kuò)展表面充分接觸,冷卻液在箱體的大截面流速較低,對流換系數(shù)不高,器件與冷卻液之間溫差居中冷卻液與器件或其擴(kuò)展表面精準(zhǔn)接觸,且具備一定初速度的接觸式強(qiáng)制對流散熱,對流換熱系數(shù)高,器件與冷卻液之間溫差最小目前,冷板式和噴淋式都是單相液冷換熱,浸沒式存在單相換熱和相變換熱兩種節(jié)能效果中等,PUE在1.1~1.3優(yōu)秀,PUE在1.05~1.1優(yōu)秀,PUE在1.05~1.1噴淋式液冷與浸沒式100

液冷散熱,節(jié)能效果同等優(yōu)秀。冷板式還有部分熱量需要風(fēng)冷,降低了PUE可維護(hù)性優(yōu)秀(冷卻液不接觸電路板,支持水平插拔)較差(不支持水平插拔)中等(支持水平插拔,需要專業(yè)工裝除液)冷板式、噴淋式液冷基于傳統(tǒng)機(jī)架式設(shè)計,各服務(wù)器均可獨(dú)立下架維護(hù)器件安全性冷卻液多為乙二醇水溶液,泄漏具備導(dǎo)電、腐蝕特性,嚴(yán)重影響器件安全性:而且冷板流道存在堵塞風(fēng)險化學(xué)方面:冷卻液為絕緣液體,與器件充分兼容,能夠長期安全運(yùn)行;溫度方面:冷卻液散熱能力強(qiáng),能夠保證器件溫差小,保證器件不遭受高溫老化冷卻液的物理化學(xué)特性成為控制風(fēng)險的關(guān)鍵點(diǎn)工程可實施性優(yōu)秀(與IT設(shè)備連接的軟管和快接較多,但支持熱插拔)較差(架構(gòu)改變大,安裝調(diào)試較復(fù)雜;冷卻液一般單獨(dú)運(yùn)輸)中等(冷卻液單獨(dú)灌裝運(yùn)輸;還需考慮回液箱的布置)噴淋式服務(wù)器、機(jī)架均采用了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)風(fēng)冷具有很好的兼容性空間利用率較高(風(fēng)冷系統(tǒng)仍需占據(jù)部分空間)中等最高浸沒式容器結(jié)構(gòu)改變較大,降低空間利用率17圖：冷板式工作原理圖：浸沒式工作原理表：各技術(shù)路線從項目效果的對比冷板式價值量重點(diǎn)在二次側(cè)18冷板式液冷主要分為一次側(cè)和二次側(cè)，分別位于機(jī)房外和機(jī)房內(nèi)。圖：CDU工作原理一次側(cè)系統(tǒng)包括室外散熱單元+一次側(cè)水泵+定壓補(bǔ)水裝置等二次側(cè)系統(tǒng)：主要由CDU冷量分配單元、機(jī)房分水管路和液冷機(jī)柜（含冷板、快接頭和Manifold）等部件構(gòu)成。表：單相冷板和兩相冷板對比圖：冷板式工作原理液冷形式單相冷板兩相冷板冷卻液去離子水乙二醇/丙二醇水溶液氟化液(單相)氟化液(兩相)綜合熱性能較高中中高材料兼容性中中高高沸點(diǎn)高高高低冰點(diǎn)0℃<0℃<0℃<0℃電導(dǎo)率高高極低極低環(huán)保問題低排放PFAS,ODP,GWPPFAS,ODP,GWP腐蝕風(fēng)險低低無無微生物風(fēng)險中低無無毒性無低無無維護(hù)頻率高中低低工作壓力低低低高價格$$$$$$$資料來源：《亞太區(qū)智算中心液冷應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)演進(jìn)白皮書》，CSDN，熱管理網(wǎng)，硅谷網(wǎng)，方正證券研究所浸沒式價值量重點(diǎn)在冷卻液數(shù)據(jù)來源：《電信運(yùn)營商液冷技術(shù)白皮書》，方正證券研究院19浸沒式冷卻液價值量占比較高，可達(dá)浸沒式液冷約60

的價值量。浸沒式液冷其核心制冷要素是將帶電狀態(tài)下的完整服務(wù)器或其組件浸沒在冷卻液中，因此充當(dāng)換熱介質(zhì)的冷卻液必須是導(dǎo)熱能力強(qiáng)但不導(dǎo)電（或具有足夠低導(dǎo)電性）的介電液體，這樣的介電液體通常不溶（或難溶）于水及其它離子性介質(zhì)，可最大限度保障其絕緣性不被輕易破壞。同時，其本身在氣味、毒性、降解難易、可維護(hù)性等方面特性對環(huán)境和操作人員應(yīng)盡可能友好?；谝陨峡紤]，目前在浸沒液冷領(lǐng)域應(yīng)用討論最廣泛的冷卻液主要分為碳?xì)浼坝袡C(jī)硅化合物類和碳氟化合物類。氟化液綜合熱性能優(yōu)秀，兼容性和可靠性強(qiáng)，但是同樣存在價格昂貴的缺點(diǎn)以及環(huán)保問題表：浸沒式液冷冷卻液性能對比碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類冷卻液碳氟類冷卻液兼容性兼容性差兼容性好雜質(zhì)對元器件損害大導(dǎo)熱率高低惰性低高維護(hù)性黏性高,不便于維護(hù),需要清洗劑黏性低,易揮發(fā),便于維護(hù)密度(g/cm3)低高比熱容高低揮發(fā)性不易揮發(fā)易揮發(fā)綜合傳熱性能(與密度、粘度、比熱、導(dǎo)熱有關(guān))低高介電強(qiáng)度(絕緣性)>30kV>24kV介電常數(shù)低低低對高速信號傳輸有一定影響低1.91.9液冷規(guī)模測算數(shù)據(jù)來源：方正證券研究院截至到2023年底，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)為810萬架，PUE值為1.48，預(yù)計到2025年底標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)為1400萬架。（1）假設(shè)：2025年-2027年標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)分別同比增速分別為25、30、30。（2）假設(shè)：2025年-2027年數(shù)據(jù)中心PUE值逐年下降，分別為1.39、1.35、1.3。測算得到2027年冷板式市場規(guī)模211.0億元，浸沒式市場規(guī)模89.8億元。表：液冷規(guī)模測算時間202320242025E2026E2027E標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)(萬架)8101000125016252112.5標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)yoy24.6023.4625.0030.0030.00單機(jī)架功率(kW)2.52.52.52.52.5機(jī)架總功率(GW)20.325.031.340.652.8PUE1.481.421.391.351.3數(shù)據(jù)中心總功率(GW)30.035.543.454.868.7數(shù)據(jù)中心新增功率（GW）5.35.57.911.413.8冷板式液冷占比2025303540浸沒式液冷占比113510冷板式液冷單價（元/W）54.84.54.34浸沒式液冷單價（元/W）87.87.36.86.5冷板式市場規(guī)模（億元）53.065.5107.2171.7221.0浸沒式市場規(guī)模（億元）4.24.317.438.889.8合計（億元）57.269.7124.5210.4310.820配套電氣設(shè)備—變壓器&母線&電能質(zhì)量設(shè)備21數(shù)據(jù)中心多用干變22項目干式變壓器油浸式變壓器結(jié)構(gòu)異同作為變壓器，均由鐵芯做磁路，繞組作電路包封式:鐵芯與繞組用環(huán)氧樹脂澆注包封;

非包封式:繞組用絕緣紙浸漬專用絕緣漆。整個器身需置于盛裝變壓器油的油箱中。舊式的帶有油枕結(jié)構(gòu)外觀可以看到鐵芯和線圈,封裝方式的不同。SC(環(huán)氧樹脂澆注包封式)、SCR(非環(huán)氧樹脂澆注固體絕緣包封式)S(敞開式)通常只能看到變壓器外殼容量與電壓容量<1600KVA,電壓<10KV個別可達(dá)到3

5KV電容及電壓范圍較大,

如我國正在建設(shè)的特高壓000KV試驗線路采用油變絕緣與散熱用樹脂絕緣,空氣(氣體SF6)冷卻,風(fēng)機(jī)散熱變壓器油(其他如B油)作絕緣及冷卻介質(zhì),

安裝散熱器適用場所需防火防爆,綜合建筑內(nèi)

(地下室,樓層中,樓頂)和人員密集;

擁擠處;避免潮濕需配合強(qiáng)制風(fēng)冷設(shè)備獨(dú)立的變電場所和戶外臨時用電;較大空間處;防潮優(yōu)缺點(diǎn)干變制造工藝復(fù)雜,價貴,噪音大,防潮防塵性差;

但是環(huán)保,阻燃且抗沖擊性好,易拆卸,運(yùn)輸方便,可與配電柜并排安裝。造價低,維護(hù)方便,但可燃可爆,運(yùn)輸不便,安裝復(fù)雜需設(shè)油池,單獨(dú)裝在變電室內(nèi)。變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，按絕緣及冷卻方式可分為干變和油變，干變是指鐵芯和線圈不浸在絕緣液體中的變壓器，主要靠空氣對流進(jìn)行冷卻；油變是將鐵芯和繞組浸在絕緣油中的變壓器干變、油變因特性不同適用不同場景。相對于油浸式變壓器可燃、可爆的特點(diǎn)，干式變壓器具有安全性高、維護(hù)成本低、阻燃性能好和防潮能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。表：干式變壓器與油浸式變壓器對比 圖：干式變壓器圖：油浸式變壓器母線：隨機(jī)柜功率提升，母線槽逐步取代列頭柜資料來源：《精密配電裝置在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用》，《談母線配電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用以及產(chǎn)品監(jiān)控選型》，方正證券研究院由于相關(guān)技術(shù)不夠成熟，數(shù)據(jù)中心建設(shè)和規(guī)劃過程中并未考慮到高功率密度的單機(jī)柜需求，傳統(tǒng)的列頭柜配電模式足以支撐1~3kW單機(jī)柜功率密度的需求。但隨著信息科技的快速發(fā)展，業(yè)務(wù)量大幅度提升，支撐數(shù)據(jù)存儲與計算的數(shù)據(jù)中心面臨著巨大壓力，提升單機(jī)柜密度是業(yè)內(nèi)更傾向采取的措施，畢竟對于數(shù)據(jù)中心來說，提升利用效率需要的造價，遠(yuǎn)低于擴(kuò)大建筑面積產(chǎn)生的成本，小母線的應(yīng)用，從某些程度上避免了傳統(tǒng)列頭柜配電模式的弊端，在新的數(shù)據(jù)中心建設(shè)形勢下，有著巨大的優(yōu)勢。表：數(shù)據(jù)中心母線特點(diǎn)梳理優(yōu)勢內(nèi)容安裝1)安裝方便、可靠性高與架空地板下走線方式需鋪設(shè)電力橋架和成百上千條電纜線相對比，小母線的安裝既不需要在空間狹小的地板下進(jìn)行，又節(jié)約了大量的分支電纜敷設(shè)及電纜頭的制作工作，預(yù)制化的產(chǎn)品到場直接對接安裝，其安裝方式簡單又省時省力。此外，由于省去了電纜頭的制作，還可以避免電纜接頭氧化、接觸不良等問題，提高了供電的可靠性和安全性。使用2)使用壽命較長使用年限方面，由于傳統(tǒng)的配電模式中，列頭柜壽命一般在10-15年之間，不利于系統(tǒng)定運(yùn)行。而小母線的使用壽命一般可達(dá)40年，可以更好地與建筑使用年限相匹配，而不用頻繁更換設(shè)備、下架信息系統(tǒng)服務(wù)器，可擺脫傳統(tǒng)列頭柜配電模式末端電力調(diào)整的不連續(xù)性、工程化和周期長等問題。檢修3)安裝檢修方便、配電靈活相對于固定配電模式的列頭柜，小母線可根據(jù)機(jī)柜實際負(fù)載大小進(jìn)行靈活分配。在安裝小母線時，可以預(yù)留一定的插接口，以便后續(xù)容量調(diào)整、容量增加。當(dāng)需要擴(kuò)容時，只需要增加或更換插接箱即可。再加上插接口可支持熱插拔，當(dāng)需要進(jìn)行調(diào)相、維修等相關(guān)操作時，只需對小母線上的插接箱進(jìn)行相關(guān)調(diào)整即可，無需在線路上進(jìn)行任何操作。后續(xù)4)后