(原标题:AI尽头是电力,核心增量在电源)
机房目前有两种供电方式:
1交流 UPS 方案——首先根据总功率大小选择市电高压电引入中压电力(10MW 左右的单栋机房,通常由市政公共变电站引来四路 10kV 电源实现电力接入),再将中压电转换为低压电,低压电一路流向机房其他设施,一路流向UPS(不间断供电系统),UPS一方面将电给蓄电池充电(蓄电池相当于后备电源),另一方面把电输给PDU(配电单元),经 PDU 管理、监控再分发给各个机架,机架内部有PSU(电源单元)把交流低压电转换为直流低压电,最后经过VRM(稳压器模块)转化为合适电压给芯片供电。为了防止断电的情况,机架内部还会镶嵌 BBU(备用电池单元)。
断电时,蓄电池的直流电通过UPS逆变器转换为交流电,然后再进入PDU给服务器机架供电(给蓄电池充电是把交流电转换为直流电)。
可以看到传统 UPS 架构下供电需要多次交流-直流转换,存在一定损耗,且由于低压意味着更高的电流,而功率损耗与电流的平方成正比,因此 HVDC(高压直流)或为理论上输电效率更高的方案。(HVDC显著减少了交流直流转换环节,损耗更小)
2高压直流HVDC方案——在供电流程上,市电高压电通过交流配电单元输入到 HVDC 系统,整流模块将输入的交流电(如380V AC)转换成高压直流电(如240V DC)。转换后的高压直流电通过直流配电单元分配给 IT 设备,同时为蓄电池充电。
HVDC并非新技术,HVDC的前身是各大运营商采用的-48伏直流供电环节,国内厂家最早在2008年左右和海外或中国电信、中国移动等运营商合作。目前国内应用中,240伏的HVDC作为主流,占80%以上,336伏的占10%几不到20%。HVDC未来升级方向主要在电压,目前主流是220V和336V的HVDC,未来可能会用到800V和900V,把送电效率提升到98%(电压越高电流越低,损耗与电流平方成正比,相当于损耗更低)
终极方案(巴拿马电源)——巴拿马电源可实现从中压10KV AC直转240V DC,取代了传统架构从中压引入到直流输出之间的众多中间设备,让供电传输一步到位。与传统 IDC 供电方案相比,巴拿马电源模式功率模块效率达98.5%,能减少40%的设备数量。巴拿马电源是移相变压器和HVDC的组合,相比传统UPS系统,整体供电效率至少提升2%(阿里巴巴已经交付几十台巴拿马电源)
目前UPS方案整体较成熟,UPS目前仍为市场主流,但随着机房整体功率的增大,对电源使用效率提升的需求、减少供电设施整体占地面积的需求加大,HVDC会逐渐取代UPS成为AI算力的主流供电方案。
供电方案升级路径未来依次是:UPS方案(送电效率93.63%)——》HVDC方案(送电效率95%~96%+比UPS整体节省30%占地面积)——》巴拿马电源方案(送电效率98%)。
不要小看供配电占地面积的节约,当单机柜功率密度提升到16kW,供配电系统占地面积将与IT设备占地面积几乎相同,当机架功率密度提升至 65kW,配电间面积将是 IT 机房面积的两倍以上。而NVL72单机柜功率密度是120KW。。。
上述供电方案,最值钱的设备分别是:UPS/HVCD电源、AC-DC电源(交流电变直流电)
下面对各产品2025年市场空间做一个简单测算:
UPS电源国内价格大约在500元/KW(不含铅酸电池),铅酸电池在200~300元/KWh左右;HVDC电源大多是集采所以价格更低,大约在350元/KW(HVDC成本比UPS低30%+,主要减少了整流器件和PSU的用量)。这里的KW是电源的容量,而非服务器的功率。2路供电+每路电源的设计容量通常是服务器机柜容量的 1.15-1.2倍,取2.4倍。即每1KW功率需要2.4KW容量UPS/HVDC电源。
AI算力中心装机容量2024年大约6GW,2025年预计提升至12GW,假设2025年HVDC渗透率达到40%,HVDC电源市场空间为40%*2.4*12GW*350元/1000W=40.3亿元。UPS市占率60%,UPS电源市场空间为60%*2.4*12GW*500元/1000W=86.4亿元。UPS电源+HVDC电源合计市场空间127亿元左右。(注意这是AI算力中心的增量,不包含普通的数据中心)
AC-DC设计容量通常为机柜的1.5-2倍。以英伟达最新的主流机架 GB200 NVL72为例,单机架120kW需要配置合计195kW AC-DC电源(单个模块功率为5.5kW,总共36 个模块),相当于容量配比为1:1.63。后续随着单柜功率增大,AC-DC电源可能会变换材料,用SiC、GaN会替代Si基功率器件,届时单价会更高。
AC-DC单价较高,1.5元/W,容量配比为1:1.63,一台10KW的服务器需要1.63*1.5*10000=2.44万元的AC-DC电源。
则AC-DC电源2025年市场空间大约为1.63*12GW*1.5元/W=290亿元。
可以看出,UPS电源/HVDC、ACDC电源的增量都来自于AI算力整体功率的提升,是会持续受益于AI算力需求的品种。
相关企业:
全球UPS市场头部企业包括伊顿/华为/维谛/科华数据/易事特/施耐德电气等,CR5>70%;数据中心模块化UPS市场头部企业包括华为/科士达/维谛/易事特等,CR3>60%。
1 科华数据:国产UPS电源龙头
科华数据在国内UPS电源份额15.6%,大客户主要是腾讯和阿里,参与过抖音的项目(参与中联绿色大数据产业基地为抖音华北最大数据中心之一),主要竞争对手是维谛技术。
科华数据主要有三大业务:数据中心业务既有服务(数据中心运营)也有产品,产品主要包括模块化UPS电源、电池箱、配电柜;智慧电能业务主要提供工业级UPS电源、 EPS 电源、高压直流电源、核级 UPS 电源,下游客户涵盖金融、通信、公共、轨道交通、工业、核电等各个领域;新能源业务主要是光伏逆变器和储能PCS(变流器,AC-DC\DC-AC)。智慧电能和数据中心业务都属于数据类业务。
2023年科华数据主要业务集中在新能源业务(占比53%)和数据类业务(占比46%),2024年前三季度营收53.93亿,数据类业务26.1亿元(服务器租赁10亿元+服务器电源产品10.6亿元+5.5亿元工业级UPS),单Q3季度公司IDC业务和数据中心产品收入8.6亿元,智慧电能收入2.9亿元,新能源业务收入5.4亿元左右(同比下降52%),新能源收入下降主要因产品单价出现大幅下降。2024年科华数据服务器租赁+服务器电源总营收预计29亿元,服务器租赁毛利率约为20%-25%,服务器电源毛利率约为35%,总毛利率30%左右。
科华数据中心租赁服务分为在9大数据中心的机柜租赁收入(占比80%)以及算力建设等增值服务(占比20%)两大方面,腾讯为公司重要客户(占20%),运营商占比在30%-40%,公司机柜数量约为3万台+,北京预计25Q1新上架近千台。
科华数据2023年以来最高跌70%主要是受光伏行业的影响,去年11月以后上涨50%主要受UPS电源增量预期影响。
2025年AI算力中心带来服务器电源增量60亿元左右,假设增量部分科华数据能占15%,则有9亿元的营收增量,按35%毛利率算毛利增量有3.15亿元,四项费用率18%(实际会更低),扣税后净利润1.53元左右。2024年营收预计80亿,净利润2.5亿,那么服务器电源2025年的增量可以让科华数据净利润增长60%+,对应当前PE32倍。
2科士达:国产UPS电源龙二,全球市占率4%,排名第5。
科士达与科华数据的业务极其相似,不一样的是科士达数据中心业务占营收比更高,然后UPS电源占数据中心业务营收的比重更高(科士达UPS业务占数据中心80%营收)。科士达的大客户主要是阿里、百度(占UPS营收的15%),字节还在谈。
2024年科士达预计营收35亿左右,数据中心业务25亿左右,其中ODM约一半(海外市场不会用中国ups,所以给海外公司代工UPS)。2025年增长20%-30%,30亿问题不大(增量主要来自互联网);新能源业务3~4亿营收,比23年同期减少10亿+,主要因为年中Solaredge停止下单,预计25年能恢复50%+;工商业储能7亿+,Q4会计提电站减值,合计减1亿左右,电芯减值冲回一部分,净减值6000万,合计营收34.4亿元。预计2024年净利润4.3亿。
2025年AI服务器电源增量能为科士达带来5~6亿的营收增长,毛利率维持今年的35%,毛利为1.75亿~2.1亿,四项费用率16%,税后净利润0.8~0.88亿元。假设新能源业务如期恢复50%,则2025年科士达营收34.4+6+2+7=49.6亿元,同比增长44.2%;净利润0.88+0.246(新能源业务增量)+4.3=5.42亿元,同比增长26%,对应当前PE24倍。
3 麦格米特:英伟达AC-DC电源大陆唯一供应商
10月NV公布BlackwellGB200供应商名录,电源供应商仅台达、光宝、麦格米特。
麦格米特基本盘是电控和电源,24年预计智能电控业务36.4亿营收(26.2%毛利率),电源业务24亿营收(24.3%毛利率),其他业务营收20亿元(23.7%毛利率)。2024年预计总营收80亿,净利润5.66亿。
麦格米特的其他业务(工业产品、新能源及轨道部件等)主要靠并购+培育拓展,可以看到麦格米特参股了很多不同业务的小公司。
AC-DC电源2025年市场规模约290亿元,假设麦格米特占15%份额,则AC-DC电源给麦格米特的营收增量43.5亿元,参考台达电在ACDC电源领域55%的毛利率和20%的净利率,麦格米特AC-DC电源利润增量8.7亿。
假设其他业务不变,2025年麦格米特营收123.5亿元(同比增长54%),净利润14.33亿元(同比增长153%),对应当下PE25.3倍。
4 中恒电气:HVDC电源龙头,已切入字节供应链。
中恒HVDC在大中型IDC的占有率在50%以上,超过竞对维谛+台达合计45%的份额。2018年前后中恒便与阿里合作,目前是其HVDC独供,且在腾讯方面也在上量,此外积极切入字节,截至目前已拿下1亿元订单(含配电设备)。
24年上半年中恒数据中心电源业务2.53亿(毛利率23.76%),同比增长43.75%,占总营收比32.5%;电力操作电源1.85亿(毛利率18.24%)、通信电源系统1.67亿(毛利率22.33%)、软件开发、销售1.1亿(毛利率 50.93%)。
HVDC技术不新,但是对于AI算力中心来说是比较新的方案,所以现在是市场小(国内市场10亿+)。但是大型AI计算中心后续用HVDC的可能性比较大,所以预期的增量比较高。(现在炒HVDC大多是炒预期)2024年中恒电气营收约18.5亿元,净利润1亿元。
按上面估计的,HVDC电源渗透率从10%+提升到40%,2025年市场空间为40%*2.4*12GW*350元/1000W=40.3亿元,中恒占50%则有20亿左右的营收增量,毛利4.75亿,净利润1.75亿元(假设研发费用不变,销售费用管理费用按比例增加)。则2025年中恒营收20+18.5=38.5亿元(同比增长108%),净利润1.75+1=2.75亿元(同比增长175%),对应当下PE29倍。
总的来说,UPS电源和AC-DC成长性最确定,科华数据与科士达今年就能释放业绩,估值合适;麦格米特切入英伟达供应链业绩必定大增;中恒电气HVDC电源主要炒技术升级的预期。
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