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AI数据中心电源：HVDC替代UPS分析

市场资讯 2025.03.02 21:41

高压直流输电（HVDC）与数据中心电源发展趋势整理

一、HVDC基本原理与优势

  1. 工作原理

  • 将三相交流电通过换流器（整流器）转换为直流电，经直流线路传输后，在受电端通过逆变器转回交流电供用户使用。

  • 核心设备：换流变压器、换流器、平波电抗器、直流滤波器等。

  • 核心优势

    • 大容量长距离输电：适用于能源基地与负荷中心间输电（如西电东送），输送容量达千万千瓦级。

    • 低线路损耗：直流电阻损耗仅与电流平方和电阻相关，无交流感抗/容抗损耗。

    • 稳定性高：无同步运行问题，快速功率调节支撑电网稳定。

    • 便于联网：实现不同频率/相位交流系统互联，无需复杂同步调整。

    二、HVDC与UPS对比

    维度HVDCUPS
    核心功能

    长距离大容量输电、区域电网互联

    为设备提供稳定不间断供电

    技术特点

    交直流转换，省去逆变环节

    含整流、逆变、蓄电池和切换开关

    应用场景

    能源基地输电、跨区域联网

    数据中心、关键设备备用电源

    发展趋势

    特高压、多端/柔性直流技术、新能源融合

    高功率密度、智能化、微电网结合

    三、数据中心电源现状与趋势

    1. 主流方案

    • 当前主流：UPS（90-100亿元规模）和HVDC（10亿元，渗透率10-15%）。

    • 新兴技术：巴拿马电源（阿里主导）、电能路由器（未来绿色数据中心方向）。

  • 未来趋势

    • HVDC渗透率提升：因效率高（省逆变损耗）、成本/占地优势，预计替代UPS成主流。

    • 驱动因素：AI数据中心功率需求激增（芯片功耗提升），需更低损耗方案。

    • 投资建议：

    • 成熟HVDC企业：中恒电气。

    • 转型企业：科华数据、科士达、易事特。

    四、数据中心电源架构

    1. 供配电系统组成

    • 核心组件：高压变配电、柴油发电机、不间断电源（UPS/HVDC）、列头柜等。

    • 重要性：故障直接导致IT设备断电，经济损失重大。

  • 架构类型

    • 2N系统：双单元互为备用，单故障时另一单元全负荷运行。

    • DR系统：三单元均分负载，单故障时相邻单元接管。

    • N+1冗余：备用单元切换保障供电。

  • 不间断电源分类

    类型特点
    UPS

    含逆变环节，市电异常时电池供电；结构复杂但标准化高。

    HVDC

    省逆变环节，效率更高（达95%+），兼容240V直流输入设备。

    巴拿马电源

    集成10kV配电，效率与占地优势显著（阿里主导）。

    电能路由器

    支持新能源并网，改善电能质量，未来潜力大但尚未普及。

    • 五、HVDC替代UPS趋势分析

    1. 替代动因

    • 效率提升：HVDC省去逆变环节，损耗更低（典型效率95% vs UPS 92%）。

    • 成本优势：以1100kW系统为例，HVDC占地减少30%，建设成本降低20%。

    • 兼容性：240V直流兼容现有220V交流设备，过渡平滑。

  • 过去导入慢的原因

    • 传统数据中心功率需求低，HVDC优势不显著；

    • UPS标准化程度高，用户惯性强。

  • 当前变化

    • AI推动高功率密度需求（单机柜20kW+），HVDC效率优势凸显；

    • 科技巨头（微软、谷歌）加速HVDC研发，预计2026年海外规模化应用。

    六、市场空间与竞争格局

    1. 市场规模

    • 全球UPS：2023年45亿美元（国内90-100亿元）；HVDC国内10亿元，渗透率10-15%。

    • 增长潜力：AI驱动数据中心建设加速，HVDC年复合增长率预计超20%。

  • 竞争格局

    • UPS市场：华为、科华数据、维谛（合计>40%份额）。

    • HVDC市场：中恒电气、中达电通、维谛（合计90%份额）。

    • 未来趋势：技术壁垒较低，科华、科士达等UPS企业入局，竞争加剧但短期受益行业扩容。

  • 对服务器电源影响

    • 短期：240V HVDC兼容现有AC-DC电源，影响有限。

    • 长期：若电压升至300V+，服务器电源或转向DC-DC方案。

    总结

    HVDC凭借效率、成本及兼容性优势，在AI数据中心高功率需求下加速替代UPS。国内HVDC市场由头部企业主导，但新进入者将推动格局多元化。未来需关注电压升级对服务器电源的潜在影响及海外市场拓展机会。

    AI数据中心电源概念股

    1. ‌华塑科技‌

    • 通过海外设备厂商配套提供BMS产品，是字节跳动的供应商。

  • ‌康盛股份‌

    • 已发布5GBBU一体式液冷机柜。

  • ‌麦格米特‌

    • 是A股唯一获得英伟达官宣的电源合作厂商。

  • ‌雄韬股份‌

    • 微软非美国地区算力中心UPS锂电池独家供应商，市场占有率60%。

  • ‌南都电源‌

    • 为字节跳动数据中心提供后备电源。

  • ‌蔚蓝锂芯‌

    • 领先布局BBU电芯。

  • ‌科林电气‌

    • 交付给中联绿色大数据产业基地的科电854面低压柜为字节跳动提供服务。

  • ‌金盘科技‌

    • 产品已进入A数据中心变压器、开关柜市场。

  • ‌欣旺达‌

    • 公司有BBU电池产品，可以根据客户需求进行生产。‌

    10.京泉华‌

      • 有数据中心应用数字BBU电源专利。

      1‌1.新雷能‌

        • 专业电源供应商。

        1‌2.日丰股份‌

          • 公司的产品可应用于BBU及相关通信设备。

          13.欧陆通‌

            • 公司的数据中心电源产品方面处于国内领先地位.

            1‌4.英可瑞‌（

              • 公司主要产品有直流集中供电柜、互联网数据中心(IDC)设备等。

              1‌5.科华数据‌

                • 公司UPS设备产品针对不同行业和应用场景制定不同的解决方案。

                1‌6.英威腾‌

                  • 公司主要销售数据中心一体机、UPS、精密空调等，是运营服务商的上游。

                  1‌7.中恒电气‌

                    • 公司致力于为数据中等新型基础设施建设提供电气设备。

                    1‌8.动力源‌

                      • 百度和腾讯是公司直流UPS产品的重要客户。

                      1‌9.科陆电子‌

                        • 公司有不间断电源UPS系统产品。

                        （转自：金融小博士）

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