中金：算力老本开支加码，看好AIDC电气架构的系统性投资契机

摘要

国内算力老本开支加码，数据中心电气系统价值量占比较高，各链路智力有望权贵受益。把柄Bloomberg一致预期，2024年北好意思TOP4的云厂商统共老本开支高达2182亿好意思元，同增44.2%；2024年中国阿里、腾讯、百度的老本开支统共约131亿好意思元，同增37.3%。2025年Bloomberg一致预期中国TOP3老本开支达到158.3亿好意思元，同增21%。研讨到尚未统计字节等厂商的增量，咱们以为实践老本开支要宏大于目下的一致预期。咱们参考施耐德电气的拆分，电气系统占数据中心建筑成本约为45~50%。

数据中心的电气系统相对复杂，多种本事阶梯并行。10kV~20kV操纵超高压雷同电经过一系列的变化最终调度为0.8V~1V操纵的超低压直流电，进而为GPU供电。这一系列的电能制式变化既需要完善的供电系统也需要多级的备电架构，以低压PDU为界也不错系统离别为强电侧和弱电侧电源。目下国内数据中心大多选用2N架构，外洋数据中心RR架构应用较多。同期数据中心以往多选用UPS，但HVDC和巴拿马也有渗入率擢升的后劲。

咱们展望翌日2025-28年国内数据中心带来的新增装机功率复合增速有望达到25%。咱们测算（2024-25E）全体数据中心带来的各智力市集范围相对较小。但跟着算力的连接增长以及AIDC投建，咱们展望全体市集有望连接快速扩容。咱们测算2025-28年市集空间的CAGR：AI职业器AC/DC（58%）>锂电蓄电板（51%）> HVDC（51%）>灾备电源（30%）>变压器=开关柜=ATS（25%）>铅酸蓄电板（24%）= BBU（24%）>通用职业器AC/DC（23%）>UPS（18%）。无数智力大多享受全体新增装机功率增速，但部分智力存在渗入率擢升、通胀情况导致全体增速卓越行业增长。

咱们中枢看好以下干线：1、英伟达产业链：高功率电源、BBU、超等电容；2、新本事渗入率擢升：HVDC、巴拿马、锂电蓄电板等；3、通胀属性品种：灾备电源及AC/DC电源；4、具备功率弹性和国产替代空间强电智力。

正文

算力老本开支加码，电气系统有望权贵受益

AI催化云规画厂商老本开支加码，国内厂商2025苍老本开支大幅上行

国表里云厂商加大AI算力老本开支，CAPEX连接加快上行。大模子的连接束缚迭代激发各大云规画厂商巨头在AI算力范围干涉的连接加码。把柄Bloomberg一致预期（2025/1/18），2024年北好意思TOP4的云厂商统共老本开支高达2182亿好意思元，同比增长44.2%；中国阿里巴巴、腾讯、百度的老本开支统共约为131亿好意思元，同比增长37.3%。而进入2025年海表里厂商则进一步加大在算力老本开支的干涉力度，举例微软谈论2025年投资800亿好意思元用于数据中心扩建。与此同期咱们也看到国内厂商在算力范围加大老本开支，而把柄Bloomberg的一致预期，2025-26年国内百度、阿里、腾讯三家的老本开支有望达到158.3亿好意思元和167.5亿好意思元，分别同比增长20.6%和5.8%。此外字节等云规画巨头也在纷纷加码算力老本开支，近期咱们看到字节跳跃也在迟缓加强算力老本开支，2025年1月在安徽芜湖拟投资80亿元建筑涵盖2.2万台职业器的数据中心[1]。研讨字节的增量尚未统计在图表1的国内云规画厂商老本开支之内，咱们以为2025年实践的老本开支要宏大于Bloomberg的一致预期，进而带动全体国内算力老本开支加快增长，进入一轮景气周期。

图表1：国表里云规画厂商老本开支的市集一致预期

贵府开头：Bloomberg，中金公司谈论部

此外从逐季的老本开支来看，国内及外洋的老本开支同比、环比均有权贵改善。国内云规画厂商在1-3Q24来看，老本开支的同比增速约为97~136%，呈现出极端清晰的上行态势。

图表2：云规画厂商季度老本开支同比变化

贵府开头：Bloomberg，中金公司谈论部

数据中心电气系统有望权贵受益于算力老本开支擢升

电气系统手脚价值量占比较高的智力，算力老本开支下有望受益。末端云厂商的算力老本开支一方面用于采购职业器，另一方面用于数据中心的基建。把柄3Q24微软和谷歌的功绩雷同会，微软3Q24老本开支149亿好意思元，云和AI支拨的一半用于购买职业器，另外一半用于数据中心建筑；谷歌3Q24老本开支131亿好意思元，其中60%用于职业器投资，40%用于数据中心投资。咱们参考施耐德电气的数据中心价值量拆分（谈论假定如下图的注），其中电气系统占比约为45~50%，而其中UPS、发电机组、开关柜、要津配电的占比约为35~40%，25~30%，15~20%，15~20%。

图表3：数据中心的电气系统架构价值量拆分

注：假定5MW数据中心联想容量，机柜平均功率密度6KW，2N配电、N+1竖立的UPS

贵府开头：施耐德电气，中金公司谈论部

AIDC的电气链路系统智力稠密，供电架构连接进化

数据中心的电气系统相对复杂，既包含了供电架构和备电架构，也包含了强电侧的电源和弱电侧的电源。从配电网出来的10kV~20kV操纵的超高压雷同电经过一系列的变化最终调度为0.8V~1V操纵的超低压直流电，进而为芯片级别的GPU进行供电。这一系列的电能制式变化既需要完善的供电系统也需要多级的备电系统，咱们也以低压（精密）PDU为界不错将前端的电源离别为强电侧电源，后端的电源离别为弱电侧的电源。因此咱们也不错以这两个视角来分别调理数据中心的电气系统。

图表4：AIDC的电气系统架构

贵府开头：Delta，中金公司谈论部

供电架构和备电架构

备电架构

数据中心通常选用多级的备电架构，进而在分钟、小时级别完成多种维度意旨上的备电。

►灾备电源（小时级别及以上）：这是数据中心的临了一起保险，在2N架构下当两路市电全部断电后灾备电源和会过ATS自动切换至柴油发电机组启动，通过柴油的废弃来连接供电，进而提供小时级别以上的备电时长。

►UPS（10~15分钟级别）：UPS实质上是手脚灾备电源的缓冲，当数据中心的市电宕机之后发动机无法立即启动，而在这一段时辰内需要由UPS内置的电板速即启动来为全体的数据中心进行供电。表面上一套灾备电源的发动机启动需要20-30s，但由于多机组并联电源巩固也仍需时辰，同期研讨到灾备电源其备用的责苟且情，存在无法立即切换至开机状态仍然需要东说念主工干豫的可能性，一般意旨上需要留足3~4次操纵的干豫时辰，平均每次3分钟操纵，因此这亦然UPS的备电时万古常竖立在10~15分钟不等。具体的备电时长也跟数据中心的安全品级息息谈论。

►BBU（4分钟操纵或者更长）：比较于UPS，咱们以为BBU是一种愈加致密化的备电技能。表面上UPS手脚连结式备电的典型架构无法处理市电通常责任，但低压配电PDU后端的认知出问题或者Powershelf出问题下的故障情景，而BBU手脚柜内备用电板或者sidecar式的备用电板是不错进一步完善UPS这里的备电盲区。把柄Open compute project官网[2]，柜内的BBU shelf在联想的流程中圭臬版块被联想为4分钟操纵的备电时长。此外把柄Google，BBU在柜内体积满盈的前提下也不错一定进度上替代UPS，此外咱们也以为若选用Sidecar的模式，单独成柜的power sidecar体积满盈因此也大概容纳满盈的电板进而一定进度上说明UPS的功能。

供电架构

供电架构咱们更多需要从强电侧和弱电侧两个维度来进行调理

►强电侧：强电侧电源主如若指IT机柜除外的电源，在相对较高的电压平台下进行电能制式变化。

• 变压器：电网传输的超高压的雷同电（10kV）经过变压器进行第一步的降压进而调度至400V/480V操纵进而供后端的电气斥地进行处理。

• UPS：UPS除了自己的备电功能除外还能擢升电能质料。

• 开关柜：开关柜以断路器为主，包括收尾电器、保护电器等装配在阻塞的或打开的金属柜体内，手脚电力系统中罗致和分拨电能的装配。开关柜既包括针对UPS-IT负载、暖通、照明负载等的输入配电柜，也包括针对不同机柜之间的输出配电柜。

►弱电侧：弱电侧电源主如若指柜内的电源，在PDU分拨电能入柜之后迟缓进行整流、进一步降压的变化，最终进行超低压级别的芯片供电。

• 弱电侧-AC/DC：AC/DC主如若基于电能制式变化的角度关于Powershelf这一智力进行定名，在OCP的圭臬中主如若将400V/480V的雷同电调度为48V/50V的直流电输出。具体来看，Powershelf是由6个PSU（Power supply unit）电源模块和1个PMC（Power monitor controller）监控模块组成。此外AC/DC智力在GB300之其后看，也迟缓以惩处决议的面目出现，同期包括超等电容和BBU彼此之间通过通讯接口互联。

•弱电侧-DC/DC：DC/DC则进一步将48V/50V的直流电进行降压至0.8V~1V，一般而言DC/DC会选用分比式架构进行两步降压，分别是50V降至12V和12V降至0.8V。

供电架构的基本演进流程

基于供电冗余研讨，2N供电决议是目下数据中神思房选用的主流供电架构方式之一，大幅擢升了负载用电的可靠性。数据中心传统供配电系统有多种面目，其中2N系统由2套独处责任的UPS组成，两个单元互为备用。相较于单系统，2N系统可克服单电源系统存在的单点故障瓶颈，加多供电系统可靠性，适用于特等遑急的大型数据中心IT斥地，同期也加多了关于电力斥地的需求。同期2N架构的系统结构简便，斥地和认知之间容易罢了讳饰，运营成本适中，运维难度较低。

图表5：典型的2N供电架构

贵府开头：科华数据官网，弱电本事网，电气时期，中金公司谈论部

DR架构和RR架构[3]在2N架构的基础上进一步简化供电系统的复杂度，减少数据中心电气系统的复杂度。电气系统复杂度缩短带来的平正也立竿见影，把柄Vertiv展望以传统2N架构为基准，单元面积下DR架构的算力大概擢升33%，RR架构的算力大概擢升50%。

►DR架构：以下图为例，其中DR架构的每台变压器10kV进线皆选用双电源系统切换，实质上是有三套互为备份的电气认知，任何一套的故障皆不影响全体数据中心的运行，对比来看同样是三套负载，DR架构大概简约掉50%操纵的电气系统配套（若2N架构需要6套变压器+UPS的电气认知）。DR架构在外洋数据中心的应用相对较多，国内较少，也由于其斥地和认知的强耦合干系导致故障时的分离难度和定位难度较高。

►RR架构：RR架构实质上是N+1架构的一种，其有单独的一套系统（最右侧）为冗余备用系统，但除此除外的任何一套系统断电之后由该系统供电。对比来看，RR架构仍然大概较2N架构简约电气系统配套（举例下图中RR架构4套IT负载使用三套变压器+UPS链路，若2N架构需要8套），同期RR架构的斥地和电缆认知不错物理讳饰，但全体结构较为复杂运维难度较高，目下来看RR架构在三大通讯运营商的通讯机房较多使用，而数据中心使用相对较少。

图表6：DR（左）供电架构和RR（右）供电架构

贵府开头：Vertiv，中金公司谈论部

智算中心也迟缓运转使用羼杂式供电架构。在实践使用流程中，咱们仍然区分自建技俩和出租技俩的互异性，关于自建技俩而言，DR/RR等架构大概更好地简化电气系统，擢升效果缩短占大地积等，但关于出租技俩而言，更高的运维成本和复杂的拓扑结构可能也会缩短出租的蛊卦力，因此需要详细不同的情景进行详细收益的研讨。基于此也迟缓暴露出2N+DR架构的羼杂式供电架构，如下图。

图表7：智算中心的2N+3DR羼杂式供电架构暗示图

贵府开头：Vertiv，中金公司谈论部

从供电系统来看，UPS、HVDC、巴拿马、SST等也有望呈现多种阶梯并存且迟缓演进的景色。电气斥地的特色是链路越短，发生能量调度的节点越少，且可能发生故障的节点也越少，因此效果也就越高同期可靠性也更高。UPS-HVDC-巴拿马等的演进阶梯实质即是一个束缚简化链路作念高集成度的流程。目下来看，行业仍然以UPS为主要的供电决议，但跟着AIDC的迟缓投建，HVDC、巴拿马电源、SST等愈加简略的决议也有望迟缓启用。

图表8：新一代10kV的智能绿色供电系统

贵府开头：Delta，中金公司谈论部

数据中心的电气系统各智力有望迎来一轮景气周期

数据中心的增量功率需求测算

算力的特地是电力，算力能效X算力范围=算力能耗。咱们在这里试算数据中心带来的功率需求，算力能耗实践上是由算力范围和算力能效二者共同决定，一方面算力范围是由AI大模子自己的发展所决定，举例参数目、期骗率、性能优化等等，另一方面算力能效则受到芯片层面、职业器层面、数据中心层面的多维影响。咱们以为翌日算力范围有望连接上行，算力能效则跟着芯片迭代、液冷本事发展等有望进一步升级。

图表9：算力功率测算的逻辑模子

贵府开头：《第七章AI的能耗错愕：增长极限与绿色逆境》陈济等，2024.6.30，中金谈论院，中金公司谈论部 

图表10：英伟达昔日8年平均每年算力单元能耗下落40%

贵府开头：英伟达官网，中金公司谈论部

图表11：职业器算力能效对比

贵府开头：英伟达、华为、寒武纪官网，中金公司谈论部

咱们展望翌日2025-28年中国数据中心带来的新增装机功率复合增速有望达到25%，国内数据中心带来的耗电量占中国全社会耗电量的比例远期有望迟缓增长。把柄IDC叙述《中国东说念主工智能规画力发展评估》预测到2027年中国通用算力范围约为117EFLOPS（基于FP64规画），2023年底中国的智能算力范围约为414 EFLOPS（基于FP16），咱们假定25-28年通用算力CAGR约为16%，而智能算力则分别假定55