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电力设备系列(43)英伟达800Vdc白皮书解读

电力设备系列(43)英伟达800Vdc白皮书解读 电新产业研究
2025-10-21
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导读:英伟达近期在北美的OCP大会上发布800V直流供电白皮书,强化了数据中心800Vdc供电演进趋势。

英伟达近期在北美的OCP大会上发布800V直流供电白皮书,强化了数据中心800Vdc供电演进趋势。当前数据中心以UPS为核心供电架构,未来将向800Vdc演进:第二代引入HVDC侧边柜过渡,第三代取消UPS并整合自发电与电化学储能以应对AI负载波动,第四代则通过中压整流器或固态变压器实现系统高度集成。在此变革中,中国企业正在加速导入,未来有望获得优异回报。

摘要

当前数据中心供电体系以UPS作为一级电源为核心。电力首先由公用电网经中压网络(13.8–35 kVac)输入,通过中压变压器和低压配电系统(LVMSB)降至480 Vac(北美)或415 Vac(欧亚等地),再经UPS、PDU和交流配电柜送入机柜。机柜内通过二级电源将交流电转为54 Vdc,再由三级电源降至1 Vdc供芯片使用。


800Vdc供电将成为未来数据中心的供电趋势。根据英伟达白皮书:第二代方案将纯新增HVDC系统,同时保留UPS作为过渡;预计2026年下半年在NVL144机柜率先落地。第三代将在第二代基础上取消UPS,并增加自发电设施(如燃气轮机、SOFC)与电化学储能,预计2027年下半年在NVL576机柜应用。第四代则进一步整合HVDC、变压器与配电系统,推动中压整流器(MW Rectifier)或固态变压器(SST)的应用,同时机柜内部的二级与三级电源耦合成为主流,直接将800 Vdc降至12 Vdc;其中结构创新MW Rectifier方案有望2028年商用,而技术型创新SST方案则需等到2029–2030年才可能满足数据中心高可靠要求。


中国企业在供电变革中可能有不错的机会。随着800Vdc的大规模应用,海外传统柜外供电厂商(如伊顿、维谛、施耐德)面临格局重塑风险,较多的研发周期促使它们寻求中国企业代工或合作开发产品。同时,中国公司过去积累的电力电子技术、快速响应能力和优质工程师团队将成为关键优势,也可能直接作为Tier1参与到升级的体现中,有望获得优异回报。


具体推荐及投资建议,请参照正式报告。


风险提示:AIDC需求不及预期、贸易壁垒加剧、行业竞争加剧等。


一、英伟达800Vdc供电演进解读

英伟达近期在北美的OCP大会上发布了800V直流供电白皮书,指出了未来几年的数据中心供电演进步骤:



1、当下:以UPS作为一级电源的供电为主

数据中心供电的流程为:
1)第一步:公用电力(Utility)通过中压电力网络(MV network,中压电力网络的电一般为13.8-35KVac)输入到数据中心场地。之后通过数据中心场地内的中压变压器和低压配电网络(LVMSB),降压为 480Vac。

注意:在当下,由于数据中心对用电的可靠性要求,应对突发的停电,主流的方式是在数据中心产地内部布置灾备电源(Diesel Gen)柴发;或者是在外部布置一个自发电设施(On-Prem),如柴发、燃气轮机、燃料电池、微电网等,这种方式目前并不主流,主要还是以柴发为主。

2)第二步:经过LV MSB的480Vac进入一级电源UPS,经过电力分配单元(PDU)和交流配电柜(AC Dist),输入到机柜内部。

注意:这一步在现有体系下不改变电压,图中所示的480Vac和415Vac是不同区域的标准而已。如,480 Vac 主要是在北美(例如美国和加拿大)使用的标准低压交流电。415 Vac更常见于欧洲、亚洲和澳大利亚等地区。白皮书中,提到 415/480 VAC 系统是为了泛指传统低压 AC 架构,涵盖全球不同地区的标准。此外,超容、BBU等Enery Storage方式目前是可选的方案。

3)第三步:在机柜内部,将柜外输入的480Vac通过二级电源转化为54Vdc,再输入到计算板(Compute Tray)上,然后经过三级电源降压到12Vdc。

注意:超容、BBU等Enery Storage方式目前是可选的方案,可以放在机柜内部。


2、第二代:新增HVDC Sidecar Power Rack

数据中心供电的流程为:

1)第一步:未发生变化。

2)第二步:将第一代中UPS后面的PDU和AC Dist,替换为一个侧边柜供电系统(Sidecar Power Rack),里面包含了HVDC模块(LV Rectifier,将480Vac转换为800Vdc)、直流配电(DC Dist)和Enery Storage(超容、BBU)。

3)第三步:由于机柜外部输入的电压从480Vac变为了800Vdc,需要将柜外输入的800Vac通过二级电源转化为54Vdc,再输入到计算板(Compute Tray)上,然后经过三级电源降压到12Vdc。或者是,将二级、三级电源耦合,直接将800Vdc降压为12Vdc。

注意:由于UPS和HVDC可以承担同样的功能,但是为什么这种形态下会出现UPS+HVDC共存,主要原因是这是一种短期过渡解决方案,因为800 VDC组件尚未完全成熟。这种方案可以实现在不优化端到端效率的情况下,先推动功率转换移出计算机架,从而适应AI工厂的功率增长需求。同时,为数据中心800V运营积累一定的项目运营经验。

我们预计第二代的落地将从26年下半年开始,率先使用的机柜是NVL144。


3、第三代,去掉UPS,自发电设施开始普遍应用

数据中心供电的流程为:

1)第一步:自发电设施开始普遍应用。由于AIDC在典型的大型语言模型(LLM)工作负载中,系统会交替经历高强度的矩阵计算阶段和数据交换阶段,导致机架功耗在约 30% 的空闲水平与 100% 的满载水平之间快速波动,需要平抑这种波动,分钟级别的波动需要电化学储能处理,所以增加了电化学储能。此外,更多可以和柴发达到同样效果的On-Prem Gen开始应用,这种形态可以是柴发、也可以是离网燃气轮机、或者是SOFC等。

2)第二步:去掉了UPS。

3)第三步:未发生变化。

我们预计第三代的落地将从27年下半年开始,率先使用的机柜是NVL576。


4、第四代:柜外电气设备与一级电源耦合、二级与三级电源耦合

数据中心供电的流程为:

1)第一、第二步:将HVDC系统、变压器和配电柜等整合在了一起。这里有两种方式可以实现,第一种是结构型的创新,中压整流器(MW Rectifier);第二种是技术型的创新,比如电力电子变压器(SST)。

第一种方式:结构型创新中压整流器。由于数据中心对用电面积、部署时间有要求,通过将HVDC系统、变压器和配电柜三个系统,放在一个新的大的柜子里,将使得占地面积大幅减少、同时出厂预先连接好了三个系统,导致现场安装调试时间大幅减少。

第二种方式:技术型创新SST。固态变压器主要通过电力电子技术实现传统变压器的功能,固态变压器内部常见的架构为级联H桥,需要整流的电压从480Vac升级到了13.8-35KVac,导致目前可靠性和良率具备较大问题,特别是数据中心这种要求高可靠的场景,必须要等到SST具备极高良率和可靠性才会有机会应用在数据中心。

2)第三步:将二级、三级电源耦合,直接将800Vdc降压为12Vdc成为主流。


第四代实质有两种产品:

第一种,结构性的创新产品中压整流器(MW Rectifier):这种方式预计等第三代上量后,很快起量,预计在28年开始有项目使用。这种方式的出货企业或者产品供应商,参考国内的方案,大概率是第二、第三代中的HVDC企业。

第二种,技术性的创新产品SST:虽然产业有样机出现,但是达到数据中心的可用标准还需要较长时间,我们预计29-30年左右产业可能会应用SST。



二、中国公司有代工或直接导入的机会


核心涉及芯片供电,英伟达的短名单在现阶段很重要。当英伟达 GPU 开始升级时,考虑到供电升级的影响,会找一些产业链公司做预研,产品放量时这些公司也会进入供应链短名单。但由于 CSP 是最终的采购方,其也会在短名单里进一步遴选供应商。由于目前产品尚在预研阶段,我们认为是否在短名单或者拿到预研需求是当下重点关注变量。



电源厂商推 HVDC 相对积极,供电厂商推 HVDC 进度也在加速。由于到了 HVDC 供电阶段,柜外的供电和柜内服务器电源的玩家界定开始变的模糊。在之前 UPS 供电阶段,柜外用 UPS 供电,厂商为伊顿、维谛、施耐德;柜内为台达、光宝、麦格米特供服务器电源。到了 HVDC Sidecar Power Rack 阶段,柜内的服务器电源玩家有机会切到柜外,或有可能改变柜外供电格局,导致这些玩家相对积极。目前台达、光宝、麦米均已看到其发布的 HVDC Sidecar Power Rack 产品。

柜外老牌供电厂商面临格局重塑风险,或找中国企业代工合作研发产品。由于 27 年预计大规模上 HVDC,研发产品的周期在缩短,过去,中国在新能源、通信等环节积累了一批有较强研发实力的电力电子公司,这些公司已经具备特定产品从 0 到 1 的能力。当行业变化越快,研发的速度,响应的速度,工程师的综合水平这类因素将开始定价,中国公司优质工程师的团队将助力其快速帮助北美客户开发产品。后续可关注接到海外 HVDC 协助研发或者代工需求的公司,这类公司是隐藏在英伟达白名单之下的受益者。

国内部分厂商,也仍有直接导入的机会。英伟达的白名单是动态的,今年 8 月国产半导体厂商英诺赛科就导入其白名单。由于距离rubin ultra NVL 576放量还有 2 年时间,国内有部分公司过去积淀了较强的电力电子技术,有些新能源公司也在海外积累了本地化渠道、售后及配电解决方案能力,这类公司有可能弯道超车,在未来拿下客户需求,导入英伟达短名单。


三、相关公司

1、HVDC相关公司

麦格米特:

公司在服务器电源领域耕耘多年,已具备业界领先的高功率高效率网络电源的技术水平及产品研发与供应能力,可支持通信、交换机、通用服务器、AI 服务器等多项场景应用。

公司PSU产品已经进入英伟达供应链体系,并开始向HVDC等供电环节延伸,2025年英伟达GTC大会,公司推出800V Sider car rack方案,单柜功率570KW,内含19个800V直流输出的30kW PSU以及19个电容模组(Capacitor module)。

科士达:

公司作为国内领先的电力电子与新能源解决方案提供商,在数据中心、光伏逆变、储能系统等领域已具备深厚的技术积累和市场基础。基于在UPS不间断电源系统、模块化电源、智能配电等领域的成熟经验,公司具备向HVDC系统延伸的天然技术优势。其在功率变换技术、系统集成能力、热管理设计以及智能化监控平台方面的核心技术,均可平滑迁移至HVDC产品线。此外,科士达在与运营商、互联网企业及大型企业数据中心的合作中,已深入了解用户对高效节能供电方案的迫切需求。

科华数据:

公司具备风冷、液冷、风液融合、UPS及高压直流(HVDC)等数据中心产品解决方案,能够满足边缘数据中心、大型数据中心、通算数据中心、智算数据中心、超算数据中心等应用场景。根据Omdia统计,公司位列2024年全球工业UPS第四以及亚太工业UPS市场排名第一。公司HVDC及其集成方案,在腾讯等公司市占率实现追赶,未来可能加大海外市场拓展。

阳光电源:

公司在电力电子领域积累深厚,较早完成了底层平台与模块化积累,其光伏逆变器、储能PCS等业务保持全球领先,有显著的规模优势。同时,公司长期发展海外业务,具有较强的北美欧洲市场本土化能力。公司也开始加大HVDC等业务培育,公司在该领域有较好的条件和潜力,并且有能力直接做海外本地化服务,值得重视。

中恒电气:

公司是数据中心高压直流(HVDC)供电方案先行者,牵头制定多项国家标准,在数据中心HVDC产品市占率上具有领先优势,尤其是互联网数据中心和第三方colo数据中心市场。公司HVDC及其集成的巴拿马方案,在阿里等头部公司保持领先的市占率。

盛弘股份:

公司是数据中心电力电子系统核心供应商之一,电能质量产品竞争力强,位列行业第一梯队。同时,公司还具备UPS、UPQC等系列产品供货能力,目前公司正在探索数据中心HVDC相关产品。

禾望电气:

公司技术与产品研发能力突出,围绕大功率电力电子技术,先后培育风电变流器、大传动、光伏逆变器、储能、氢能电解槽电源等系列业务,并在风电、大传动领域保持领先的竞争力。目前,公司围绕大功率电力电子孵化的新一批业务开始落地,其中,公司aIDC相关领域持续重点投入,公司在大功率电力电子有积累,并有氢能等大容量电源的业务基础,在该领域的竞争优势和潜力大,未来进展值得期待。

2、SST&变压器

金盘科技:

公司在美国接触数据中心业务较早,且美国工厂已经落成,客户优势较为稀缺。公司布局 AIDC全栈式供电解决方案, 数据中心10kV/2.4MW固态变压器入选 2025年海南省新进装备制造首台套试点示范类项目拟定名单,样机已下线。

四方股份:

公司SST解决方案已在多个直流配网项目中应用, 是现阶段SST技术积累最深厚、实际运行经验最丰富的企业之一。公司推出了 SST新一代数据中心供电方案。该方案采用电力电子变换器、中频变压器(相比高频变压器效率更高)及半导体器件实现中压交、直流直接转为低压直流,转换效率最高可超过 98%。公司提供交流 10kV~35kV、直流 20kV~60kV接入,240V~800V直流输出的SST 系列产品,具有高转换效率、高可靠性、多端直流接入、高集成易安装等优势。此外,公司在保护系统与能量管理平台方面积累深厚,可为 AIDC提供一二次全套解决方案。

伊戈尔:

公司持续加大在数据中心电力设备领域的投入,变压器实现品类扩张,从移相变拓展至油变、干变,并打开日本、美国市场,上半年斩获较大规模订单。数据中心变压器产能在Q2逐步释放,后续随着高毛利海外订单交付,盈利水平有望持续提升。此外,公司基于车载电感的技术积累,正在研发数据中心电感产品,不断丰富产品组合,未来数据中心业务增长动能较强。海外配电变压器整体需求保持高景气,公司上半年在美国市场实现0-1突破,毛利率提升明显。公司美国变压器工厂预计年内投产,有助于进一步打开美国市场。

3、配套相关:BBU

BBU是AI服务器中提供备用电源的组件,旨在应对电力中断或波动,确保系统在主电源失效时能够继续运行。后续,BBU的产品大概率集成在HVDC Sidecar Power Rack里面,目前具备相关能力的公司有:

蔚蓝锂芯:

公司主要从事锂电池、LED芯片及金属物流配送三大业务,全资子公司江苏天鹏电源有限公司在圆柱动力电池领域具有18年的研发和制造经验的积累,拥有目前国内外顶尖水平圆柱型锂电池智能化产线,具有大规模的圆柱型动力锂离子电池生产能力。天鹏电源在圆柱电池领域技术积累深厚,尤其在高倍率小动力锂电池应用领域处于行业领先地位,是进入全球TOP4电动工具国际品牌公司供应链的小型动力电池主要供应商。公司产品与BBU方向匹配,目前有向第三方少量出货用于BBU备用电源的电池,也在研发量产专门型号锂电池用于BBU。

4、配套相关:超容

从目前HVDC Sidecar Power Rack的产品图来看,将引入超容来削峰,目前国内主要公司有

思源电气:

公司子公司烯晶碳能(GMCC),是一家专注于超级电容器研发和生产的企业,成立于2010年,总部位于中国无锡。该公司是全球第二家应用于乘用车的超级电容器制造商,也是第一家开发出3V 4000F超级电容器单体的厂家。烯晶碳能生产的高品质超级电容器,具备导入数据中心的能力。

江海股份:

公司主业包括:铝电解电容器(及核心材料)、薄膜电容器、超级电容器等产品。在超级电容领域,公司已具备性能、产品线、产能基础,发电侧和用户侧调频项目越来越多,特别是在针对AI服务器和数据中心功率补偿方面和国内外多个重点客户共同推进研发,取得阶段性成效,前景可期。


风险提示

1、 AIDC需求低于预期:

若市场整体需求增长低于行业预期,相关公司可能面临产能利用率不足、资本开支回报周期延长等问题,从而影响其盈利能力和未来发展空间。

2、贸易壁垒加剧:

对于依赖国际市场的企业而言,存在贸易壁垒常态化带来的订单波动、物流成本增加及市场准入受限等挑战。不同地区的贸易政策,可能导致资源配置扭曲、企业成本上升。

3、行业竞争加剧等:

目前,AIDC行业在AI算力需求驱动下加速扩张,竞争可能加剧。同时,技术迭代迅速、路线未定,头部客户议价能力强,进一步压缩利润空间。缺乏核心技术壁垒和成本优势的企业将难以生存,行业洗牌风险加剧。


相关报告

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