摘要：

1.2023年全球数据中心装机容量为46GW，预估到2027年装机容量为87GW，CAGR约为13.6%。到2030年，托管数据中心市场规模将达2000亿美元~年复合增长率将达16%。

2.电力是数据中心的支柱&成本大头，全球数据中心用电量到2026年有望翻倍。算力结构中智算等高性能算力占比攀升，进一步扩大电力需求，据马斯克，AI算力过去每半年约增长10倍，2025年即可看到算力引发的电力短缺。

3.数据中心电力成本占比20%，发电设备成本占比达到18%。为了保持持续运行，数据中心需要可靠、不间断的电力。数据中心的核心痛点在于突发性停电带来的巨额损失，因此数据中心对于电力设备的质量要求极高，并且需配备冗余供电设备应对意外停电。截止2022年3月美国有1600个站点将近30000台设备，每次停电带来的损失约为25万美元，一年合计700万美元。

4.数据中心用变压器市场规模：2023年全球数据中心变压器市场规模为 92 亿美元，预计 2024年至 2032年间的复合年增长率将超过7%。其中北美市场规模以31亿美元占据主导地位，占全球市场规模的33.7%，并有望在预测期内实现显著增长。

5.数据中心用电源市场规模：全球数据中心电源市场规模预计将从2023年的229.2亿美元增长到2028年的314.0亿美元，在预测期间（2023-2028 年）的复合年增长率为6.50%。亚太地区预计未来将见证市场规模高速增长。

6.❗#再次强调重视海外电力设备出口机会：海外电网建设大周期带来的高需求增长，叠加海外供应链薄弱产能紧缺国内厂商打开出口空间。建议重点关注金盘科技、思源电气、明阳电气、江苏华辰、伊戈尔、科润智控等在海外布局的变压器企业，以及核心零部件华明装备、神马电力等。

一、数据中心用电力设备介绍

1.1全球数据中心正处于蓬勃发展阶段，我国IDC产业预计于十四五末迎来一波上扬

近20年是全球数据中心产业蓬勃发展期，全球数据中心形态从计算中心、信息中心、云中心加快向算力中心演变，以融合新技术推动数据中心整合、升级、云化为主要特征，主要由发达国家引领，在全球各大核心城市集群化发展，并不断向外辐射。全球数据中心产业规模在2022年达到1308亿美元，2019-2022年复合增长率约20%。产业整体发展周期呈现出“四中心三拐点”特征，在前两次拐点之后正在迎来第三次上升拐点。

图1 全球数字中心市场20年增长-“四中心三拐点”（亿美元）

资料来源：中国通服数字基建产业研究院

国内数据中心产业较全球起步较晚，但重大发展阶段特点与全球基本一致。目前，我国数据中心产业处于云中心深化阶段，落后美国3-5年，处于增长期，未来10年我国IDC产业仍有价值空间，预计“十四五” 内复合增速保持25%左右。进入2023 年，伴随着投资泡沫下的低价竞争、东数西算建设中对PUE、上架率等指标约束趋严以及AI新业态利好因素（当前整体业态还处于初始期）交叉作用下，未来短期内可能呈现增速趋缓， 但预计十四五末起始会迎来新一轮上扬。

图2 2008-2025年国内数据中心产业规模发展情况

资料来源：中国通服数字基建产业研究院

1.2 电力是数据中心的支柱&成本大头，全球数据中心用电量到2026年有望翻倍

数据中心电力成本占比20%，发电设备成本占比达到18%。数据中心用电需求主要来自计算和冷却，用电需求占比约为80%。电力是数据中心的支柱，也是运行数据中心的最大支出。数据中心的电力需求主要来自两个过程，其中计算占数据中心电力需求的40%；实现稳定加工效率的冷却要求也占了另外约40%；剩下的 20% 来自其他相关的 IT 设备。其中AI会带来更高的电力需求，AI数据中心电力需求是普通数据中心的3倍。

图3 2N冗余数据中心成本分解图

资料来源：书籍《绿色数据中心和关键设施》

表1 数据中心用电设备

全球数据中心用电量到2026年有望翻倍。2022年，全球数据中心、加密货币和AI消耗了大约460TWh的电力，几乎占全球电力需求的2%。预计到2026年全球数据中心、加密货币和AI消耗电力范围是620-1050TWh（悲观情形下620TWh，中性情形下800TWh，乐观情形下1050TWh），基本需求将略高于 800 TWh，与 2022 年相比，这相当于 2026 年增加 160 TWh 至 590 TWh 的电力需求，大致相当于至少增加一个瑞典或最多增加一个德国的用电量。

图4 2019-2026全球数据中心，AI，加密货币电力需求

资料来源：IEA

分地区来看，重点关注美国、中国、欧洲的数据中心带来的电力增量需求。目前，全球有超过8000个数据中心，其中约33%位于美国，16%位于欧洲，近10%位于中国。1）美国：预计未来几年美国数据中心的电力消耗将快速增长，从 2022 年的约 200 TWh（占美国电力需求的 ~4%）增加到 2026 年的近 260 TWh，占总电力需求的 6%。2）中国：中国国家电网能源研究院预计，与2020年相比，到2030年，中国数据中心行业的电力需求将翻一番，达到400TWh。我们预测，到 2026 年，中国数据中心的用电量将达到 300 TWh 左右。数据中心增长的一个主要来源预计将来自5G网络和物联网（IoT）的快速扩张。3）欧盟：2022 年数据中心的电力消耗估计略低于 100 TWh，几乎占欧盟总电力需求的 4%。2022年，欧洲约有1240个数据中心在运营，其中大部分集中在法兰克福、伦敦、阿姆斯特丹、巴黎和都柏林等金融中心。预计到 2026 年，欧盟数据中心部门的电力消耗将达到近 150 TWh。

1.3 数据中心所需电力设备种类繁多，为应对意外停电需准备额外供电设备

为了保持持续运行，数据中心需要可靠、不间断的电力。数据中心使用的电力主要来自当地电网，称为市电。为了防止潜在的停电或电能质量问题，主要通过以下环节为数据中心的IT设备提供连续、高质量的电力：

图5 数据中心中分配电源的简化说明

资料来源：dgtl infra

数据中心的核心痛点在于突发性停电带来的巨额损失，因此数据中心对于电力设备的质量要求极高，并且需配备冗余供电设备应对意外停电。截止2022年3月美国有1600个站点将近30000台设备，每次停电带来的损失约为25万美元，一年合计700万美元。由于电力供应商无法保证每次随地都提供完美的电力供应，并且存在市电的冗余接入亦不可行的情况，因此至少要将一台柴油或燃气备用发电机和其它切换电源所需的设备连接到数据中心，为支持服务器或其他数据中心设备提供备用电源。

应急电源系统原理为：一旦电源中断，自动转换开关（ATS）将向备用发电机发出信号，以便为数据中心设备提供发电电源。但是，从启动发电机到提供全功率需要一点时间。不间断电源 （UPS） 作为备用电源在弥合时间间隔方面发挥着作用。通常有一个维护旁路面板（MBP），使UPS能够运行到维护旁路模式，并在系统断电进行维修时实现无负载中断。最终，电源将连接到配电单元 （PDU），该配电单元连接到一系列远程电源面板 （RPP）。然后，将不同的机架 PDU 插入 RPP 的不同插座盒中。

图6 有应急电源的数据中心的电力系统简化图

资料来源：FS

二、数据中心用电力设备市场规模超百亿美元

2.1 2023年全球数据中心装机容量为46GW，预估到2027年装机容量为87GW，CAGR约为13.6%。

2023年全球数据中心装机容量为46GW，预估到2027年装机容量为87GW，CAGR约为13.6%。全球数据中心市场规模预计将从2023年的292.91亿美元增长到2030年的536.28亿美元。

2.2为应对电力设备故障需要备用电力设备（数据中心的冗余电源系统）

数据中心需要高容量、高正常运行时间的环境，为了防止因为电力设备突然损坏，数据中心配有冗余电源系统。冗余电源系统是数据中心的重要组成部分。即使主电源出现故障，它们也能提供连续电源，确保不间断运行。数据中心的电力系统冗余范围从不提供备用容量的经济高效的 N 方法到高度可靠但昂贵的2N+1 方法。2N+1冗余方法结合了2N和N+1的概念。它指的是将必要的容量（2N）增加了一倍，并为N体系结构的每个部件添加了一个额外的备份组件。它具有很高的弹性，能够承受多个部件的故障。即使主系统处于脱机状态，N+1冗余也会持续存在。除上述冗余方法之外，冗余电源系统有N+1、2N 和 3N/2 等配置以适度的成本提供弹性平衡。

纪要来源：【文八股调研】小程序

图8 N+1冗余电源系统图示

资料来源：APC

2.3 数据中心用部分关键电力设备单kw价值量

数据中心的电力系统，包括UPS和发电机，占数据中心资本支出的40-50%（不包括建筑）。其中，设备占50-60%，安装量约占25-35%，设计约占15-20%。进一步分解设备成本，UPS和发电机约占电力设备成本的一半，而另一半由开关设备、变压器、配电板、PDU和机架PDU组成。其中部分关键电力设备的单位成本如，中压开关柜（MV Switchgear）每KW单位成本是8-92美元，变压器（Transformers）每KW单位成本是35-90美元，低压配电柜每KW单位成本是80-200美元，配电盘（Panelboard）每KW单位成本是20-40美元，配电单元（PDU） 和远程配电盘 （RPP）每KW单位成本是100-400美元。

表2 数据中心用部分关键电力设备单位成本

资料来源：施耐德白皮书

2.4数据中心用部分电力设备市场规模

2.4.1变压器

2023年全球数据中心变压器市场规模为 92 亿美元，预计 2024年至 2032年间的复合年增长率将超过7%。其中北美市场规模以31亿美元占据主导地位，占全球市场规模的33.7%，并有望在预测期内实现显著增长。北美数据中心变压器市场受到该地区蓬勃发展的以数据为中心的格局的推动。随着数字化转型和云计算的不断升级，对强大而高效的电力基础设施的需求越来越大。数据中心对于处理和存储大量信息至关重要，它依靠变压器来有效地管理配电。

根据绝缘类型，变压器分为干式变压器和油浸式变压器。油浸式变压器占据了主要的市场份额，预计将大幅增长。由于几个关键优势，数据中心油浸式变压器的需求量很大。油浸式变压器的绝缘材料，如矿物油或合成酯，可提供有效的散热，确保变压器在数据中心常见的高温下具有最佳性能。这不仅提高了整体可靠性，还延长了变压器的使用寿命。此外，油浸式变压器提供了一种紧凑且节省空间的解决方案，这在数据中心通常有限的空间中至关重要。

图9 2022-2032数据中心变压器市场规模（USD Billion）

资料来源：global market insights

根据应用类型划分，数据中心变压器市场分为主变压器和UPS。UPS部门在 2023年占据了约 65% 的市场份额，并有望在预测期内实现显著增长。不间断电源(UPS)应用中对数据中心变压器的需求是由数据中心对不间断和可靠电源的迫切需求推动的。变压器在管理中压水平和确保稳定的电流、防止电力波动或停电期间的中断和潜在的数据丢失方面发挥着关键作用。

图10 2023数据中心变压器市场收入占比（按应用类型划分）

资料来源：global market insights

数据中心变压器的主要供应商有：ABB公司，伊顿，通用电气，日立，罗格朗，施耐德电气和西门子。ABB在提供高质量、创新和节能变压器方面享有盛誉，占总市场份额的3.5%左右。ABB的全球影响力、全面的产品组合和对技术进步的重视有助于其在行业中占据主导地位。

2023年11月，西门子宣布其今年在美国的总投资将达到5.1亿美元。这包括为达拉斯-沃斯堡的一家制造工厂提供资金，该工厂致力于支持美国的数据中心和关键基础设施。此外，西门子正在向美国电池工厂、半导体设施和电动汽车充电基础设施投资，作为其推动美国各个技术领域发展的承诺的一部分。

2.4.2电源

全球数据中心电源市场规模预计将从2023年的229.2亿美元增长到2028年的314.0亿美元，在预测期间（2023-2028 年）的复合年增长率为6.50%。亚太地区预计未来将见证市场规模高速增长。中国目前有447个数据中心和112家服务提供商。大量数据中心的存在正在推动中国对数据中心电力系统的需求。新数据中心开发的增加和现有数据中心的升级也有望推动市场增长。此外，日本政府还宣布计划补贴50%的建设成本，用于新的零碳排放数据中心，并升级现有设施。数据中心电源市场高度分散，存在多个供应商，其中的主要供应商有施耐德，富士通，思科，ABB和伊顿。

纪要来源：【文八股调研】小程序