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SST行业深度报告:数据中心能耗和功率提升推动供电架构革新

文章来源:小编 更新时间:2026-01-03 16:25:49

  

SST行业深度报告:数据中心能耗和功率提升推动供电架构革新(图1)

  全球人工智能市场规模高速增长,预计2034年市场规模达到3.68万亿美元。据Precedence Research统计,2024年全球人工智能(Al)市场规模为6382.3亿美元,2025年规模约为0.76万亿美元,预计到2034年达到约3.68万亿美元。2025年至2034年期间,该市场将以19.20%的CAGR持续扩张。分区域看,2024年美国AI市场规模为0.15万亿美元,预计到2034年将达0.85万亿美元,期间CAGR为19.33%;亚太地区将成为增长最快的AI市场,2025-2034年CAGR预计达19.8%。

  数据中心是AI的核心基础设施,电力是重要保障。为高效、安全存储和处理海量数据而设计的设施。随着云计算与人工智能兴起,其重要性持续提升,已成为支撑全球数字化转型的核心基础设施。现代数据中心核心包含服务器、存储系统、网络设备等关键计算硬件,同时配备提供电力、冷却及安防保障的专用辅助基础设施。

  高能耗:1)2017年左右,数据中心耗电量大幅提升,其核心驱动因素包括云计算发展以及人工智能的崛起。据IEA统计,2024年全球数据中心电力需求为415TWh,约占全球总用电量的1.5%。2030年全球数据中心电力需求将达945TWh,大致与目前整个日本的年用电量相当;2)AIDC在数据中心总能耗占比迅速提升。AIDC是数据中心在AI需求下的升级,数据中心是通用基础,AIDC是针对性优化的智能算力载体。据IDC数据,2024年AIDC的IT能耗(含服务器、存储系统和网络)达到55.1TWh,2025 年将增至 77.7TWh,2027 年将增长至146.2TWh,2022-2027年CAGR约为44.8%,五年间实现约六倍增长。2022年AIDC在全球所有数据中心的能耗占比为7.6%,至2027年该比例将提升至18.0%。

  趋势:数据中心能耗和功率提升推动数据中心供电架构革新,其集中分布态势将进一步加剧供电系统压力,为适应数据中心高功率需求并降低电能损耗、节省成本,高压直流供电和绿电直连将成为主流方向。

  高压直流:超过输电临界距离时,高压直流输电相比于交流输电经济性更高,在线路损耗、设备成本等方面的优势逐渐显现,能够显著降低输电成本。

  绿电:从”保障供电安全“到“极致能效与碳中和”的目标升级,绿色全直流阶段是发展趋势,该阶段全直流微电网成为主流,深度融合可再生能源(光伏/储能)。

  1.4SST特点:新型功率器件+中高频变压器,SST供电实现高效+高集成

  概念:相比于工频UPS,SST用新型SiC或GaN取代硅基功率器件,中高频变压器取代低频变压器。工频UPS的元件主要是硅基功率器件以及基于铁芯和铜绕组的低频变压器;固态变压器(SST)也称为电力电子变压器,主要由新型功率器件和采用中高频电磁耦合技术的中高频变压器构成,中高频变压器能够通过提升频率减少磁芯体积和线圈用量。

  功率器件决定SST的效率与功率密度,SiC和GaN应用逐渐广泛。目前国内SST大多采用IGBT模块作为核心功率器件,但在追求更高能效和功率密度的领域,逐步被宽禁带、高热导率、以及高击穿电压的SiC取代。SiC属于第三代半导体,适用于高压、高频以及高效率的应用场景,在快速开关和高温条件的应用中表现更佳。GaN相比于SiC具有更高的电子迁移率,开关速度更快,适用于高频场景。因此,SiC更适用于高压高功率场景,GaN更适用于高频、体积敏感场景。

  数据中心供电是SST最主要应用场景。SST适配多种场景需求,包括铁路牵引I、数据中心、智能电网和汽车充电站等,其中数据中心应用占比达40%。铁路领域,牵引变压器是机车牵引电传动系统核心,车载式需满足体积小、重量轻的要求;数据中心应用SST可压缩占地、提升效率、降低能耗,中国西电贵安数据中心项目为代表;智能电网领域,SST能提高光伏等新能源消纳效率,为光能源白云电气科技大厦相关项目已落地;汽车充电站场景,SST适配新能源车快充升级与设施降本需求,为光能源中石油昆山开发区供电所充电站提供了高效方案。

  SST的材料成本主要集中在功率器件和高频变压器。采用IGBT的SST原型机成本结构为:15kV绝缘栅双极晶体管(IGBT)及驱动器占32%、高频变压器占16%、直流电容器占16%、散热器与风扇占9%、控制板占8%、智能功率模块(IPM)及驱动器占7%、滤波电感器占5%、传感器占4%、辅助电源占1%、其他部件占2%。其中,高压功率器件、高频变压器和直流电容器是成本的主要构成部分。据估算,一台20kVA、7.2kV-120V的SST生产成本约为1000-2000美元,其市场售价还会更高。而一台单相25kVA、7.2kV-120/240V的传统变压器,市场售价约1500美元。

  供配电系统产品:2025年,中国智算中心供配电设备市场国产品牌份额明显上升,行业客户对国产设备的信任度不断提升。中国智算中心供配电新产品和技术慢于北美市场,但发展前景较好。中国具有全球领先的电网系统、且新能源充足,具备超大规模智算中心的能源供应基础条件。国产品牌在智算中心供配电创新器件、电路拓扑、产品和方案、产业链聚合等具备冲击国际第一梯队的潜力。

  上游材料与零部件制造:SST产业链上游主要包括电力电子器件、断路器、高频变压器、结构件与散热系统、控制系统和机柜等核心零部件及相关材料供应商,包括SiC半导体器件材料,铁氧体和非晶合金等磁芯材料,机柜等材料供应商。中游系统集成:中游是SST制造企业,负责生产、集成零部件,制造完整SST产品,主要由维谛、伊顿、台达、ABB、西门子、通用电气等海外企业主导,以新特电气、金盘科技等为代表的中国企业正加快追赶。下游产品应用:SST的应用广泛,包括数据中心、智能电网、电动汽车充电基础设施、铁路牵引等领域。

  数据中心建设和SST渗透率驱动,SST市场空间广阔。据IEA数据,2024年全球数据中心新增装机量约14GW,我门预计2027年新增装机量达到32GW,SST渗透率逐步提升,2027年全球数据中心SST需求的价值量达到约115亿元。j9跨境服务j9跨境服务

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