数据中心能耗和功率提升推动供电架构革新,SST市场空间广阔 | 投研报告

爱建证券近日发布电力设备SST行业深度报告:据IEA,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%,AIDC的IT能耗在2022-2027年间CAGR约为44.8%;功率:英伟达机架功率接近指数级增长,每一代GPU的热设计功耗通常会提升20%,导致单台服务器的功耗需求随时间不断增加,且全球数据中心大功率密度机架占比逐渐提升。

以下为研究报告摘要:

投资要点:

数据中心能耗和功率高且呈现集中分布态势,运行过程中电费高。1)能耗:据IEA,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%,AIDC的IT能耗在2022-2027年间CAGR约为44.8%;2)功率:英伟达机架功率接近指数级增长,每一代GPU的热设计功耗通常会提升20%,导致单台服务器的功耗需求随时间不断增加,且全球数据中心大功率密度机架占比逐渐提升;3)集中分布:数据中心呈现集中分布态势,在集中分布地区,数据中心电力需求占比格外高,且超大型数据中心数量增速高;4)电费:电费是数据中心运营成本中最重要的部分,占总成本比重超过50%。

数据中心能耗和功率提升推动数据中心供电架构革新,借助新型功率器件+中高频变压器,SST供电实现高效+高集成,适配数据中心供电架构发展趋势。1)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,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;2)高频变压器实现电气隔离与电压变换,是SST缩小体积的关键;3)高效率:对比传统UPS,SST系统的全链路效率可明显提升;4)高集成:SST供电可避免多数中间步骤,从中压变压器到列头柜,SST系统占地面积不足传统UPS的50%,且重量更轻;5)绿电直连:SST以DC800V输出,该电压便于与分布式光伏、储能等源网荷储设备进行直流侧并网,SST系统能避免部分转换调整环节,简单可靠,降低成本。

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原型机成本主要包括IGBT及其驱动器(32%)和高频变压器(16%),新型功率半导体中SiC产能分布以海外厂商为主,包括意法半导体、安森美和英飞凌等,GaN器件2024年市场份额较高的是英诺赛科和纳微半导体,特变电工等变压器企业积极开展高频变压器开发。

空间: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,我们预计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。

投资建议:1)SiC和GaN功率器件逐渐渗透且成本占比高:功率器件决定SST的效率与功率密度,SiC和GaN应用逐渐广泛,意法半导体、安森美和英诺赛科等将受益;2)非晶合金和纳米晶磁芯是高频变压器的关键材料:高频变压器实现电气隔离与电压变换,非晶合金和纳米晶是减小体积和降低功耗的关键,特变电工等变压器厂商和云路股份、可立克等磁性材料厂商将收益;3)AIDC建设推动SST需求增长:数据中心是AI的核心基础设施,电力是重要保障,2024年全球数据中心新增装机量约14GW,预计将保持高速增长,其能耗和功率问题促使SST渗透率提升,麦格米特、金盘科技、四方股份等将受益;4)推荐:阳光电源(300274.SZ);建议关注:麦格米特(002851.SZ)、金盘科技(688676.SH)、横店东磁(002056.SZ)、中恒电气(002364.SZ)、伊戈尔(002922.SZ)、思源电气(002028.SZ)、科华数据(002335.SZ)、特锐德(300001.SZ)、科士达(002518.SZ)、四方股份(601126.SH)、云路股份(688190.SH)、京泉华(002885.SZ)、科陆电子(002121.SZ)、新特电气(301120.SZ)、顺钠股份(000533.SZ)。

有别于大众的认识:1)市场预期SST主要是在电力系统或新能源场景的升级替代,我们认为随AI发展加速推进的数据中心的建设是SST大规模商业化的核心推动力;2)市场预期SST将稳步替代传统供电系统,我们认为随着数据中心能耗迅速提升,光伏和储能等新能源的利用会快速增加,具有绿电直连优势的SST系统渗透率会快速提升。

风险提示:1)市场竞争加剧及毛利率下降的风险;2)国际贸易环境变化的风险;3)AI产业发展趋势不及预期。(爱建证券 朱攀,陆嘉怡)

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