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更新时间:2025-11-26
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趋势一:智算中心需求高增驱动数据中心规模增长。 存量维度:根据DCbyte数据,2018年末全球数据中心的总存量供应约为17.2GW,2023年末规模已激增至37GW,2018-2023年CAGR高达16.6%。且以2023年末为基准,待建数据中心(包括在建和已规划项目)的总规划供应量高达37.8GW,相当于当前存量的一倍,未来数据中心规模有望保持快速增长态势。 增量维度:根据SemiAnalysis数据,2025年全球数据中心新增装机约为13.8GW,其中AIDC累计新增装机10.9GW,到2025年AIDC累计新增装机占全球数据中心新增装机比例预计提升至79%。2023-2028年全球数据中心新增装机CAGR为24.5%,其中传统数据中心的增速略有下降,而AIDC的CAGR将会高达40.4%。
趋势二:数据中心逐步向高密度、高能效方向发展。随着AI技术的飞速发展和对算 力需求的增加,数据中心必须部署更多如GPU等高性能服务器以满足计算密集型任 务。根据CDCC,2021年中国功率密度为8-12KW机柜占比8%,12KW以上占比 4%,高密度机柜占比相对较小,而智算中心需求的迅速增长有望加速向更高功率 密度的机柜演进。根据戴德梁行,全球数据中心平均单机架功率已从2017年的 5.6KW/机架提升至2023年的12.8KW/机架,超算、智算中心的单机柜功率甚至需 超过30KW,高功率密度化成为数据中心发展重要趋势。
趋势三:人工智能大模型技术的研发和应用带来了更高的能耗需求。根据IDC, 2025年人工智能数据中心IT能耗(含服务器、存储系统和网络)增至77.7TWh, 是2023年的两倍,2027年增长至146.2TWh,2022-2027年CAGR为44.8%。
2024年美国四大云厂商资本支出高达2248亿美元,国内阿里巴巴、腾讯控股支出超1500亿元。国外四大云计算厂商亚马逊、微软、谷歌、Meta加大投资用于数据中心建设,2024年,四家厂商合计资本开支同比增加57%。国内腾讯控股、阿里巴巴等互联网厂商引领中国AIDC建设,两大巨头2024年合计资本支出高达1526亿元,同比增长169%。
全球互联网厂商巨头加大数据中心中长期资本开支,产业链有望持续受益。OpenAI&Oracle&日本软银预计未来四年共投资5000亿美元,用于“星际之门”的AI基础设施。国内互联网巨头紧随其后,阿里巴巴计划未来三年在云和AI基础设施上的投入将超过过去十年的总和;字节跳动预计花费1600亿人民币打造自建数据中心集群,AIDC开启招标大年。
需求侧: 美国AI云厂商加速扩产,用电量有望大幅增长。OpenAI在训练集群中已经计划部署 数十万个GPU,CoreWeave计划在德克萨斯州投资16亿美元作为数据中心基建设施。 根据SemiAnalysis预测,美国数据中心用电量有望从2023年的196TWh增加至2028 年的672TWh,用电占比从4.5%增长至14.6%。 美国目前在建的数据中心区域相对集中,区域性冲击有望显著。根据JLLResearch数 据,2023年下半年美国在建的数据中心规模为5.3GW,其中约82%在一线市场。由 于数据中心用电具有不可调特性,因数据中心建设带来功率的增长将直接带动最高负 荷提升,提升整体系统缺电风险。
供给侧: 天然气为北美目前主流发电方式。据Lazard,从美国各市场发电情况来看,大多数地区天然气发电占40%甚至50%以上,天然气发电占比波动主要系资源可用性、运营限制、负荷曲线、输电基础设施、季节性天气等影响。 数据中心建设高增导致大型燃气轮机供货紧张,有望引发电力供需不匹配导致停电风险剧增,新能源发电占比有望提升。根据海外科技媒体Toms Hardware10月27日报道,北美燃气轮机已供应短缺,成为AI数据中心的扩张新的瓶颈。我们认为,若燃气轮机供给持续紧缺,结合北美AIDC建设规划,电力供需短期失衡严重时将引发停电危机,风光发电等占比有望提升,驱动发电侧配储需求增长。
算力功率波动对AIDC造成影响,因此需要储能装置在空闲状态充电、峰值时段放电,从而平滑机架负载波动。储能不仅仅是作为备用电源应对突发断电,而是作为支撑AI数据中心稳定、经济、绿色运行的电力架构核心调度中枢,在数据中心快速建设的背景下,对储能需求拉动主要可分为发电侧配储和机房侧配储:
发电侧:新能源风光发电直接输出的电流与输电网不匹配,如果经并网输送(交流高压网)电力,电流需要经逆变器变流为交流电输送至电网。由于新能源风光发电具有波动性、间歇性、不可预测性等特点,配合储能系统能够更好地减少和平滑波动,实现更高的使用效率。
机房侧:储能设备能降低数据中心的峰值功耗。峰值功耗是数据中心运行中的最大功耗,它直接影响UPS、备用发电设备、电网转换设备容量,进而影响数据中心的建造成本。储能是降低数据中心峰值功耗的有效手段,它可在峰值功耗超过某一数值时为数据中心提供部分功耗,在满足供电需求的情况下降低数据中心的建造成本。
在2025年10月13日-10月16日举行的OCP全球峰会上,英伟达发布了800V直流架构白皮书,明确了下一代配电方案和AIDC配储的必要。能量存储允许在空闲期间充电,在高峰期间放电,对机架电流需求进行低通滤波,这种能量储存形式多样,包括电解电容器、超级电容器、电池等。为确保高密度AI数据中心的电网稳定性和电能质量,必须在电气架构的两端战略性部署储能系统:
机房外储能:采用大型锂电池储能,实现10秒-1小时级能量缓冲,满足电网对负荷波动率2%的严苛要求。此外,机房外储能作为备用电源,可同时可参与电力市场调峰、辅助调频等辅助服务,提高数据中心供电的可靠性以及电力市场服务中获取收益补偿。
机房内储能:采用超级电容/电解电容,响应时间400μs,以平抑GPU计算峰值。
特斯拉已率先推出Megapack电池储能系统。特斯拉于2025年5月ERCOT会议指出,电池储能系统(BESS)是比柴油发电机组、电容器组等方案更可行、灵活的需求波动管理选项,可以在几秒内充放电数百MW的功率,可以对数据中心的负载波动做出对应反应,且特斯拉将Megapack的功能与现有UPS结合使用,而不是将其做为UPS的替代品。具体来说,特斯拉将其BESS描述为一种补偿基线UPS脱机行为的手段,当电压连续多次骤降,如果UPS模式为离网运行,则BESS将从电网给数据中心负载供电,而UPS可以手动复位。此外,特斯拉在2025年第三季度财报电话会议上表示,面临AI和数据中心客户的强劲需求,计划推出MegapackV4以进一步集成变电站。
2024年以来随光伏组件及储能系统价格持续降低,光储系统投资成本已到达较低水平,驱动储能在数据中心领域需求持续扩张。根据Lazard数据,光储发电项目LCOE为50-131美元/MWh,相比于天然气发电峰值(149-251美元/MWh)、核电发电(141-220美元/MWh)、煤炭发电(71-173美元/MWh)的传统发电方式有较好的成本竞争力。同时,4h大型独立储能系统LCOS最低水平可达115美元/MWh,相较于2h大型独立储能低14美元/MWh,4h储能配置具备较好的经济性。
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