AI算力产业链深度研究报告
电源产业链专题
电源：AI算力的“能量心脏”，GPU功耗爆发下的核心供电基础设施
2026年5月
一、执行摘要
【核心观点】
数据中心电源是AI算力基础设施的“能量心脏”，涵盖UPS、HVDC、PSU(ATX电源)、母线、配电柜等全链条。NVIDIA GB200 NVL72单柜功耗达120kW+，传统数据中心电源架构面临全面升级。HVDC(高压直流)正在替代传统UPS，成为AI数据中心供电的主流方案。
【五大要点】
1. 全球数据中心电源市场2025年预计突破600亿元，AI驱动下2030年突破1200亿元，CAGR~15%
2. HVDC正在取代UPS成为AI数据中心主流方案，效率提升2-3%，成本降低20%+
3. NVIDIA GB200/GB300平台强制要求“rack-level power，单柜PSU功率从3kW跃升至12kW+
4. 中国厂商在HVDC、模块化电源、配电柜等领域已具备全球竞争力
5. 主要风险：HVDC标准未统一、供应链紧张、电力半导体依赖海外
二、技术概述
2.1 AI数据中心供电架构演进
供电方案 | 效率 | 输入/输出 | 单柜功率 | 典型成本 | 适用场景 |
UPS(AC不间断电源) | 92-96% | AC 380V→AC 380V | 20-40kW/柜 | 1x(基准) | 传统数据中心 |
HVDC(240V/336V) | 96-98% | AC 380V→DC 240/336V | 60-100kW/柜 | 0.7-0.8x | 大型数据中心/AI |
HVDC 800V | >98% | AC 10kV→DC 800V | >200kW/柜 | 0.6-0.7x | 超大型AI集群 |
rack-level PSU(54V) | 96-98% | AC/DC 380V→DC 54V | 3kW→12kW/柜 | 数倍从3500A提升至5000A+ | NVIDIA GB200/GB300 |
BBU(备电电池) | >98%放电 | 锂电池DC 48V | 3-5kW×6`sec | <10`sec/4kW/rack | NVIDIA GB200附加备电 |
2.2 主流供电方案对比
对比维度 | UPS(AC) | HVDC 240V/336V | HVDC 800V |
系统效率 | 92-96% | 96-98% | >98% |
备电方式 | 蓄电池组+逆变器 | 蓄电池组直接输出 | BBU(分布式备电) |
占地面积 | 较大 | 中等 | 小(分布式) |
可靠性 | 99.999%(证明) | 99.99%(证明) | 待验证 |
商用成熟度 | ★★★★★ | ★★★★ | ★★ |
主要厂商 | 科华数据、科士达 | 中恒电气、科华数据 | 中恒电气(布局) |
2.3 GPU平台电源需求演变
GPU平台 | 单柜功耗 | 推荐供电方案 | 单PSU功率 | PSU数量/柜 | 电源价值/柜 |
NVIDIA H100(2022) | 30-40kW | UPS/HVDC | 3kW | 8-12个 | ~15万元 |
NVIDIA H200(2024) | 35-45kW | HVDC 240V | 3kW | 12-16个 | ~20万元 |
NVIDIA GB200(2025) | 120kW+ | HVDC 800V/rack PSU | 12kW | 10-12个 | ~50万元 |
NVIDIA GB300(2026E) | 250kW+ | HVDC 800V/rack PSU | 12kW+ | 20+ | ~80万元 |
NVIDIA Rubin(2027E) | >350kW | HVDC 800V/future | TBD | TBD | >100万元 |
三、电源系统核心部件
AI数据中心电源系统由HVDC/UPS、模块化PSU、母线、配电柜、BBU备电和电力半导体等核心部件组成。
3.1 数据中心供电链路核心部件
部件 | 功能 | 技术要求 | 全球主要供应商 | 国内主要厂商 | 成本占比 |
HVDC/UPS | 将交流电转换为直流/稳压交流 | 效率>96%, N+1冗余 | Vertiv、Huawei、ABB | 中恒电气、科华数据、科士达 | 25-30% |
模块化PSU | DC 240-800V转DC 48-54V供GPU | 功率密度>5kW/U、效率>98% | Artesyn、Flextronics、Delta | 麦格米特、新雷能 | 15-20% |
Busbar(母线) | 大电流低损耗传输 | <5000A+/rack母线 | Schneider、Eaton、ABB | 汇川技术、中恒电气 | 10-15% |
PDU(配电柜) | rack内电力分配与监控 | 智能计量、远程控制 | Vertiv、Schneider、ServerTech | 科华数据、中恒电气 | 8-12% |
电力半导体 | SiC/GaN功率器件 | 1200V+ SiC MOSFET | Infineon、Wolfspeed、Rohm | 斯达半导体、时代电气 | 8-12% |
四、产业链全景图
数据中心电源产业链从上游电力半导体到中游电源设备制造再到下游AI数据中心部署。
产业层次 | 子环节 | 主要产品 | 代表企业(国内) | 代表企业(海外) | 投资评价 |
上游 | 电力半导体 | SiC MOSFET、GaN HEMT、IGBT、电容、电感 | 斯达半导体、时代电气 | Infineon、Wolfspeed、Rohm | 核心瓶颈，国产替代加速 |
上游 | 被动器件 | 变压器、电感、电容 | 汇川技术、汉钟精机 | TDK、Murata、EPCOS | 成熟产业，稳定配套 |
中游 | HVDC/UPS设备 | 高压直流电源、不间断电源 | 中恒电气、科华数据、科士达 | Vertiv、Huawei、ABB | 核心投资主线 |
中游 | 模块化PSU | AC/DC PSU、DC/DC变换器 | 麦格米特、新雷能 | Artesyn、Delta、Flextronics | 高增长赛道 |
中游 | 配电柜/母线 | 智能PDU、Busbar | 科华数据、中恒电气、汇川技术 | Vertiv、Schneider、Eaton | 与HVDC/UPS绑定配套 |
下游 | AI数据中心 | 超大型AI集群 | 阿里云、华为云、百度智脑 | AWS、Azure、GCP、Meta | 核心拉动力 |
下游 | 光伏/储能配套 | 光伏逆变器、储能变流器 | 阳光电源、锦浪科技、上能电气 | SMA、SolarEdge | 绿电+算力融合新趋势 |
五、全球市场规模
5.1 全球数据中心电源市场预测
年份 | 全球市场(亿元) | HVDC占比 | 同比增速 | 市场记忆 |
2022年 | 320 | <5% | - | UPS主导，HVDC起步 |
2023年 | 380 | ~8% | +19% | AI拉动电源升级 |
2024年(E) | 460 | ~15% | +21% | H100集群部署拉动 |
2025年(E) | 580 | ~22% | +26% | GB200 NVL72量产 |
2026年(E) | 720 | ~30% | +24% | GB300+HVDC 800V部署 |
2028年(E) | 1000 | ~45% | +18% | HVDC成为主流 |
2030年(E) | 1200+ | ~55% | CAGR~15% | HVDC 800V全面普及 |
5.2 中国数据中心电源市场
年份 | 中国市场(亿元) | 全球占比 | HVDC占比 | 主要驱动因素 |
2022年 | 110 | 34% | <5% | 传统数据中心主导 |
2023年 | 140 | 37% | ~10% | AI建设启动 |
2024年(E) | 180 | 39% | ~18% | 国产芯片拉动 |
2025年(E) | 240 | 41% | ~28% | 中恒电气HVDC爆发 |
2026年(E) | 310 | 43% | ~38% | 国产GB300类似方案 |
2030年(E) | 520 | 43% | ~60% | CAGR~18%，全球第一HVDC市场 |
六、全球主要厂商
6.1 海外主要厂商
厂商 | 所在地 | 主要产品 | 技术定位 | 核心竞争优势 |
Vertiv | 美国 | UPS、HVDC、PDU、数据中心供电全链 | 全球数据中心电源第一 | 全产品线+全球服务网络 |
Schneider | 法国 | 低压配电、母线、UPS | 低压配电全球巨头 | 产品组合+品牌+渠道 |
Delta(台达) | 中国台湾 | 模块化电源、UPS、HVDC | 全球电源效率领先 | 功率密度+效率技术积累 |
Artesyn(Advanced Energy) | 美国 | 模块化PSU、DC/DC | rack PSU全球领先 | 超高功率密度技术 |
ABB | 瑞士 | 中压配电、变压器、开关柜 | 中高压配电全球巨头 | 从网络侧到负载侧全覆盖 |
6.2 国内主要厂商
厂商 | 股票代码 | 主要产品 | 技术定位 | AI电源业务进展 | 投资评级 |
中恒电气 | 002364 | HVDC、HVDC 800V、通信电源 | 国内HVDC市场份额第一(~28%) | 阿里核心供应商，800V布局领先 | ★★★★★ |
麦格米特 | 002851 | 模块化PSU、工业电源、新能源电源 | 国内模块化电源领先者 | 数据中心PSU已量产交付，客户拓展中 | ★★★★★ |
科华数据 | 002335 | UPS、HVDC、数据中心供电全链 | 国内数据中心供电服务商前三 | 腾讯数据中心HVDC份额>40% | ★★★★★ |
新雷能 | 300593 | 模块化电源、航空航天电源、数据中心电源 | 国内高可靠性电源领先 | 数据中心电源业务快速增长 | ★★★★★ |
科士达 | 002518 | UPS、数据中心供电、光伏逆变器 | 国内UPS份额前三 | 数据中心电源项目持续获单 | ★★★★☆ |
盛弘股份 | 300693 | SVG无功补偿、电能质量治理、充电桩模块 | 国内电能质量治理龙头 | 算力中心配套电能质量设备受益 | ★★★☆☆ |
七、国产替代进展
7.1 数据中心电源国产化率
产业环节 | 国产化率(2024E) | 国产化率(2027E) | 核心国产厂商 |
UPS/数据中心供电系统 | ~40% | ~50% | 科华数据、科士达、中恒电气 |
HVDC设备 | ~35% | ~55% | 中恒电气、科华数据 |
模块化PSU | ~25% | ~40% | 麦格米特、新雷能 |
PDU/配电柜 | ~35% | ~50% | 科华数据、中恒电气 |
SiC功率半导体 | <15% | ~30% | 斯达半导体、时代电气 |
母线/配电母线 | ~30% | ~45% | 汇川技术、中恒电气 |
八、核心驱动因素
驱动因素一：AI集群功耗爆发拉动rack-level电源采购
GB200 NVL72单柜功耗达120kW+，PSU从3kW跃升12kW+，rack电源价值从15万元跃升至50-80万元。电源在整个数据中心投资中的价值占比从5%提升至8-12%。
驱动因素二：HVDC替代UPS成为确定性趋势
HVDC省去逆变环节，系统效率提升2-3%，节省占地面积20-30%。阿里、腾讯、字节跳动等互联网大厂已全面转向HVDC。HVDC 800V覆盖超大型集群，成为下一代标配。
驱动因素三：“其他” “算电协同”政策拉动电源升级
国家“算电协同”政策要求数据中心配套一体化电源解决方案，光伏+储能+数据中心融合发展。这为电源厂商提供多元化的增长场景。
驱动因素四：SiC功率半导体提升电源效率和功率密度
SiC MOSFET替代传统Si IGBT可提升电源效率3-5%，同时提升功率密度30-50%。随着SiC成本下降，在12kW+高功率PSU中的渗透率将从10%提升至50%+。
九、投资机会与标的
9.1 A股标的详解
中恒电气(002364) ★★★★★ 首选标的
中恒电气是国内HVDC市场份额第一(~28%)，阿里云核心供应商。公司在HVDC 800V新一代产品上布局领先，76好超大型数据中心项目已获订单。是电源赛道最确定性最高的标的。
麦格米特(002851) ★★★★★ 首选标的
麦格米特是国内模块化电源领先者，数据中心PSU已量产交付。公司同时在新能源、工业电源等多个赛道布局，成长弹性大。
科华数据(002335) ★★★★★ 首选标的
科华数据是国内数据中心供电服务商前三，腾讯数据中心HVDC份额>40%。公司在UPS、HVDC、PDU、储能等多个领域布局，是“算电协同”的核心受益标的。
新雷能(300593) ★★★★★ 首选标的
新雷能是国内高可靠性电源领先者，在航空航天、军用电源等高壁垒领域积累深厚。数据中心电源业务正在快速增长，“军转民”带来大幅增量。
科士达(002518) ★★★★☆ 积极成长标的
科士达是国内UPS份额前三厂商，数据中心电源项目持续获单。公司同时在光伏逆变器、储能等新赛道布局。
盛弘股份(300693) ★★★☆☆ 成长标的
盛弘股份是国内电能质量治理龙头，AI数据中心对电能质量有刚性需求，公司作为配套厂商间接受益。
十、风险提示与产业展望
10.1 主要风险提示
·《HVDC 800V标准未统一风险》：800V HVDC尚无统一标准，不同云厂商可能采用不同电压等级，导致产业链分裂。
·《供应链紧张风险》：SiC功率器件、高频变压器、高端电容等核心器件仍以海外供应为主，供应可能受限。
·《产能过剩风险》：国内HVDC/PSU产能在快速扩张，若需求增速放缓将导致价格战。
·《技术路线转变风险》：800V HVDC、BBU备电、光储直驱等新技术可能改变竞争格局。
·《电价上涨导致数据中心运营成本上升风险》：AI数据中心用电量巨大，若电价大幅上涨，可能影响云厂商新建节奏。
10.2 中长期产业展望
2026-2030年，数据中心电源行业将呈现以下主要趋势：
1. HVDC全面替代UPS成为主流，预计2030年HVDC占比超55%
2. rack PSU从3kW迈向12kW+，单PSU价值提升4-5倍，电源在数据中心投资中的占比持续提升
3. SiC功率半导体在12kW+ PSU中渗透率从10%提升至50%+，提升电源效率和功率密度
4. 光伏+储能+数据中心融合发展，“算电协同”成为标配方案
5. 投资建议：重点关注HVDC龙头(中恒电气)、模块化电源领先(麦格米特、新雷能)、全链供电服务商(科华数据)