2025年AIDC配套设备专题报告：把握柴发备电、液冷系统投资机遇

1.为什么要投资 AIDC 的配套设备环节？

1.1.Gen AI 横空出世，算力竞赛全面打响

数据中心是集中存放计算、存储和网络设备的专用设施。IT 设备通常布置在装满服务器、 网络交换机和存储设备的机架中，运行上述设备需要大量电力并伴随大量热量的产生。数据 中心的任务旨在以高效、安全的方式为 IT 设备供电，并在 IT 硬件的生命周期内提供尽可能 低的总拥有成本。 在数据中心的托管业务中，运营商租用空机架通常按照“IT 设备功耗，KW/月”进行定 价；因此根据 IT 设备的功率容量，可将数据中心归为三类：零售型数据中心（10MW 以下）、 批发型数据中心（10-30MW）、超大型数据中心（单栋 40-100MW，园区合计达数百兆瓦，通常 为计算密集型的 AIDC/智算中心）。

Gen AI 横空出世，驱动云服务市场规模快速增长。根据 Synergy Research Group，2023- 2024 年，全球云基础设施服务市场规模达 2700、3300 亿美元，同比+18%、+22%；其中，以 ChatGPT 为代表的 Gen AI（生成式人工智能）于 2022 年底推出，通过新推出的生成式 AI/GPU 服务以及对于其他云服务的 AI 化改进，贡献近两年全球云服务市场规模近一半的增量。 超大型数据中心 IT 硬件投资规模增长弹性强劲。根据 Synergy Research Group，2024 年，全球数据中心 IT 硬件及软件收入规模达 2820 亿美元，同比+34%，其中公有云服务商及 AIDC 收入规模达 1560 亿美元，同比+48%，占比 55%。Gen AI 的兴起推动云服务提供商加码 投资购建高性能的 GPU 以支持计算负载，采取大客户直销模式的英伟达一跃成为数据中心供 应商龙头，浪潮、超微及其他服务器及系统提供商收入增长同样显著。

海外市场由美国巨头占据，中国市场本土化特征显著。根据 Synergy Research Group， 2024 年 Q2，全球云服务市场前三大龙头为亚马逊、微软、谷歌，市场份额为 32%、23%、12%， CR3 达 67%，合计占有超 560 个以上的 AIDC；并且，在美国、欧洲、亚太（中国外）等细分 市场，前三甲排名与全球保持一致，4-6 名位置则由甲骨文、赛富时、IBM 等企业竞争。中国 市场方面，由于国家政策的鼓励支持，云服务市场主要由阿里巴巴、腾讯、华为等互联网民 营企业以及电信、联通、移动等运营商主导，较海外市场具有显著的本土化特征。整体来看， 全球云服务市场竞争格局高度集中，龙头企业通常为资金雄厚、技术创新能力较强、且掌握 大规模数据中心基础设施的全球品牌。AI 发展浪潮下，公有云、超大型数据中心逐步占据主 导，类比美国市场，未来国内数据中心行业的竞争格局重心或进一步向互联网公司倾斜。

从区域结构上看，美国为全球超大型数据中心（AIDC）最大市场。根据 Synergy Research Group，按照 IT 负载功耗来看，全球前 20 大州/城市的 AIDC 全球市场份额合计达 62%、较为 集中，其中美国弗吉尼亚州北部与中国北京两地尤为突出，CR2 达 21%。分国家、地区来看， 美国、中国、欧洲、其他亚太的 AIDC 市场份额分别为 42%、9%、8%、3%，其中美国 AIDC 占 有率一骑绝尘，主要得益于全球近 60%的大型运营商总部位于美国、客户涵盖全球市场。展 望未来，凭借 DeepSeek 等国产 AI 大模型的横空出世、庞大的市场需求、国家政策的支持以 及完备的供应体系，我们认为中国企业将持续加码 AIDC 算力投资建设，未来 AIDC 增长弹性 有望超越美国、实现对美份额追赶。

从产品结构上看，超大型数据中心（AIDC）功耗占比远期有望提升至 60%以上。根据 Synergy Research Group，按照 IT 负载功耗来看，2023 年，超大型（自用）、超大型（租赁）、 非超大型（托管）、企业本地部署等四类数据中心全球功耗占比分别为 22%、19%、22%、37%， 全球在运营 AIDC 数量已超 1000 个，总功耗占比已达 41%。展望未来，预计 2029 年 AIDC 全 球功耗占比将提升至 60%以上；未来 5 年 AIDC 年新建数量预计保持平稳，但随着平均功耗的 提升，总功耗预计将持续快速增长。

算力竞赛背景下，数据中心功耗规模将达历史新高。 1）全球市场：根据 Semianalysis 预测，中性预期下，2028 年，全球数据中心用电量预 计增长至约 1200TWh，占全球总发电量约 2%以上，其中全球 AIDC 功耗规模 2028 年将增长至 80GW 左右，CAGR 达 57%； 2）中国市场：根据《中国数据中心综合能耗及灵活性预测》，2030 年中国数据中心用电 量预计将增长至 526TWh；结合文章中对于 PUE、全年利用小时数的假设，我们预估 AIDC 功耗 占比由 2023 年的 20%提升至 2030 年的 60%。根据估算结果，中国 AIDC 功耗规模 2030 年将 增长至 63GW 左右，CAGR 达 38%。 由于前提假设、测算逻辑存在不同，不宜直接对比国内、海外市场规模增速，整体上看 未来数年内国内与海外 AIDC 市场预计均将维持快速增长。

1.2.配电、备电、温控为配套设备的三大核心组成

数据中心由 IT 硬件与配套设备组成，配套设备主要用于为 IT 设备提供可靠的电力来源 以及保障适宜的工作温度。根据 DEAC，数据中心配套设备主要由三大部分构成：配电系统、 备用电源以及温控系统；其中前二者共同保障电力供应的稳定性，后者提供温度适宜的运行 环境。 以传统的数据中心为例，从供电流程叙明三大部分组成： 1）配电系统：包含自动转换开关（ATS）、配电柜、变压器、不间断电源（UPS）等。输 入数据中心的一般为 10kV 的中压交流电，经过配备 ATS 的中压柜、变压器的配电及降压后 以 220～415V 的低压电力输入数据大厅，分为两条传输路径：一条途径 UPS 系统后通向 IT 设 备；另一条通向温控系统。其中，UPS 通过整流器将交流电转换为直流电，为储能电池充电 的同时为逆变器供电，经逆变器重新转换为交流电后为负载供电。 2）备用电源：包含柴发电机组等。当电路系统出现故障时，ATS 会将数据中心电源由电 网自动切换至柴油发电机组，而发电机组通常需要 60 秒左右才能启动并达到满负荷，UPS 的 作用是填补备用电源满载前的空白（UPS 电池通常具备 5-10 分钟的存储时间）。 3）温控系统：包含风冷式、液冷式制冷系统等。以英伟达 DGX H100 GPU 为例，其适宜 的工作温度在 5～30℃之间，超出该范围将会导致设备寿命缩短。服务器等 IT 设备是数据中 心的核心成本构成，因此通过温控系统将 IT 设备保持在最佳工作环境中尤为重要。

传统的数据中心 Capex 中，配套设备占比接近三成。以 30MW 的传统中型数据中心为例： ①IT 设备：GPU、服务器等合计占比 62%；②配套设备：配电系统、备用电源、温控系统等占 比 29%；③土建方面：策划、土地、建筑等合计占比 9%。考虑到配备英伟达高性能 GPU 的计 算密集型 AIDC 占比持续提升，Thunder Said Energy 预计 AIDC 资本开支规模将持续增长， 有望为配套设备带来可观发展容量。

数据中心建设中，价值量较高的部件为温控系统、UPS、柴发机组（不考虑技术升级情况 下）。根据 Semianalysis，AIDC 加速发展背景下，配套设备也跟随行业发生深刻演变，其中 温控系统（包含内部、外部以及管路泵）、UPS、柴发机组价值量相对较高，占比分别为 26.1%、 13.9%、13.4%。根据光环新网呼可浩特算力基地项目投资额测算，算力中心单 GW 投资规模约 191 亿元，除去土建后的设备投资规模约 143 亿元/GW，估算得上述三者单位功耗资本开支合 计约 77 亿元/GW。

1.3.柴发备电与温控系统是α相对突出的细分赛道

为抢夺算力高地，全球互联网龙头企业开启 Capex 投资热潮。从全球云服务龙头企业的 资本开支来看，①北美方面：2024 年，亚马逊、微软、谷歌全年资本开支分别为 777、557、 525 亿美元，分别同比+62%、+75%、+62%，合计达 1859 亿美元；②中国方面，2024 年前三季 度，阿里巴巴、腾讯、百度资本开支分别为 408、402、57 亿元，分别同比+162%、+145%、- 24%，合计达 867 亿元。美国、中国云服务龙头企业于 2023 年四季度起同步开启资本开支的 加码投入，全球 AIDC 算力竞赛全面打响，驱动 IT 硬件与配套设备需求蓬勃增长。

国内企业持续加码投资 AIDC，中国市场存在进一步超预期的可能。1 月 17 日，字节跳 动拟投资 80 亿元用于建设火山引擎长三角算力中心项目；2 月 24 日，阿里巴巴宣布未来三 年将投入超 3800 亿元用于建设云和 AI 硬件基础设施，超过去十年投资总和；2 月 28 日，字 节跳动宣布将在 5 年内于泰国投资约 640 亿元用于加强当地数据中心布局。

数据中心配套设备产业链复杂、不同环节的供需关系与技术趋势情况各异，我们建议关 注：①量价齐升、具备通胀属性的相关机会，例如 AIDC 升级、供不应求背景下柴发备电的双 重量价齐升逻辑；②新技术确定性高、价值链重塑的相关机会，例如 AIDC、液冷渗透率提升， 驱动需求增长、价值链变化的温控系统。因此在β景气向上的背景下，我们认为柴发备电与 温控系统α增长弹性显著，是 AIDC 配套设备中相对突出的细分赛道，具备一定投资价值。

2.如何把握 AIDC 配套设备环节的投资主线？

2.1.柴发备电

2.1.1.产业概述：高端细分市场，竞争格局集中

柴油发动机为柴油发电机组的核心组成。柴油发电机组使用柴油作为主要燃料，柴油发 动机作为动力源，在控制系统控制下，通过交流发电机将机械能转化为电能；整体组成相对 简单，主要包含三大件：①柴油机为核心组件，价值量占比约 65%，主要由缸体、缸盖、连 杆和曲轴等数零部件以及燃油供给、冷却润滑、进排气系统组成；②发电机价值量占比约 15%， 构成则相对简单，主要由定子、转子、励磁系统和电压调节器组成；③控制系统承担重要调 控功能，价值量占比约 2%。

AIDC 兴起之前，数据中心便已成为柴油发电机组的主要应用场景，平均价值量较高。柴 油发电机组作为电网的有力补充，主要在部分无法承受断电后果的行业承担后备电源角色， 例如医院、高端制造业、数据中心、金融行业等。根据科勒对中国主要客户群体的市场统计， 2019 年，中国柴油发电机组市场规模为 72.77 亿元，其中数据中心、制造业、电力业为三大 主要下游市场，市场规模分别为 28.85、11.88、10.35 亿元，占比分别为 39.6%、16.3%、 14.2%；2017-2019 年，数据中心用柴油发电机组的平均售价达 220 万元/台，显著高于其他 行业。

数据中心通常配备 1.8MW 以上的大功率柴油发电机组。柴油发电机组根据电压等级、功 率标定、机组功率、发动机转速等指标参数具有多种分类，其中最为核心的为机组功率。AIDC 快速发展趋势下，数据中心总能耗规模通常在数十甚至数百 MW，大幅超过一般用电设施，而 1.8-2MW 的大型柴油发电机组产品相对成熟，综合考虑性能、质量、成本等方面下系数据中 心灾备电源的相对优选。以康明斯 C2000D6E 发电机组为例，其备用功率达 1.75-2MW，配备 16 缸、4 冲程、1.6 米缸径的大型柴油发动机，对于数据中心行业具有良好的适配性。

纵观数据中心柴发产业链，OEM 与主机厂为核心参与者。柴油发电机行业市场空间广阔， 企业竞争相对充分；但数据中心属于高端细分应用场景，对应高功率、高价值量的柴油发电 机组，具有较高的行业准入门槛。因此，数据中心柴发行业的市场竞争格局相对集中，国内 市场的主要参与者包含以下几类： 1）OEM：从事柴发的组装代工，柴油发动机等核心部件为外采进口，以科泰电源、泰豪 科技、苏美达等国产品牌为主； 2）主机厂：从事柴油发动机的自产、外销以及柴油发电机组的制造，国产品牌以潍柴重 机、玉柴国际、重庆机电为主，进口品牌以康明斯、卡特彼勒、MTU、科勒为主。 3）零部件供应商：从事柴发以及柴油发动机的零部件生产，发电机包括利莱森马、斯坦 福、马拉松电气、英格电气等企业；控制器包括英国深海、捷克科曼、众智科技等企业；发 动机零部件包括长源东谷、天润工业、威孚高科等企业。 其中，OEM 与主机厂为核心参与者，主要原因系柴油发电机组价值量主要集中在柴油发 动机，发电机与控制器由于成本占比较低，供方影响力相对有限。

高端柴发市场容量稳定，由外资龙头与国产 OEM 主导。相较于住宅楼宇、商业建筑等民 用领域，工业场景对于柴油发电机组的功率、性能、可靠性要求较高。2015-2019 年 AIDC 兴 起以前，中国工业柴油发电机组需求增量不大，基本维持在 90～100 亿元；竞争格局相对稳 定，龙头企业包括：康明斯、卡特彼勒、MTU、科勒等进口主机厂，以及科泰电源、泰豪科技 等国产 OEM 厂，市场集中度不断提升。AIDC 兴起后，凭借产品技术、销售渠道、品牌影响力， 我们认为：短期内，上述龙头企业在数据中心灾备电源市场仍具备一定先发优势。

发电用柴油机近年增长良好，国产品牌占据主要话语权。2024 年，中国发电用柴油机总 销量 40.86 万台，同比+16.18%，2020 年以来持续稳步增长，近 4 年 CAGR 达 21.39%，优于 柴油机行业整体表现。竞争格局方面，2021 年 1-10 月，发电用柴油机行业的龙头企业主要 为潍柴、玉柴，市占率分别达 22.9%、17.9%，CR2 超 40%、竞争格局更为集中；东方康明斯、 卡特彼勒中国、重庆康明斯等合资/外资企业市占率分别为 10.1%、9.3%、2.9%，合计达 22.3%。 相对于大功率柴油发电机组，中国柴油发动机市场整体已实现国产替代，数据中心行业应用 的高端细分品类将是国产替代的最后一程。

2.1.2.核心看点：需求兼具刚性与弹性，国产品牌有望加速导入

柴油发电机组为高级数据中心的标配，且具有冗余配置量。①中国标准：根据《数据中 心设计规范》，根据系统运行中断造成影响的严重程度，数据中心可分为：A 级（容错型）、B 级（冗余型）、C 级（基本型），等级越高意味着更高的投资成本与系统可靠性，其中 A、B 级 要求柴发配置量应大于基本需求量（N），即 N+X、N+1。②国际标准：按照 Uptime Institute， 国际上数据中心主要可分为：Tier Ⅰ（基本型）、Tier Ⅱ（部分冗余型）、Tier Ⅲ（同时维 护型）、Tier Ⅳ（故障容错型），其中Ⅲ、Ⅳ类要求配备柴发冗余量，可在系统不中断运行情 况下进行设备的升级与维护。 本轮数据中心建设高峰以计算密集型的 AIDC 为主导，通常按照国内与国际的高标准要 求建设。柴油发电机组作为应急灾备电源，覆盖全体设施用电负荷的大部，将跟随数据中心 耗电量同步线性增长，需求刚性特点突出。

高级数据中心的柴油发电机组的配置比例通常为 1.1～1.4。我们选取国内部分 A 级数 据中心项目进行统计，尽管选取项目的总用电负荷差异较大，但均以主用+备用的冗余形式配 置了相对应数量的柴油发电机组，且柴油发电机组的合计功率显著高于数据中心整体功耗规 模，功耗超配的比例区间位于 1.14～1.4，柴发的超配一方面系出于冗余配置的要求，另一 方面也系为机柜扩容等未来增量做提前储备。未来随着数据中心朝向 AIDC 发展，对于供电 可靠性的要求只增不减，行业整体的柴发配置比例有望进一步提升。

高压柴发优势显著，单价有望进一步提升。数据中心的大型化对于备用电源的容量要求 不断提升，通常需要多台大功率柴发并联运行来满足负荷需求，且机组与负载间的距离越来 越远。采用传统的低压柴油机组并联运行存在传输损耗大的缺陷（I=P/V，P_loss=I2×R）， 而高压机组传输损耗较小、供电距离较远、抗谐波能力较强、可并机数量较高、供电效率更 高、可直接接入供电系统，在大型绿色数据中心建设中的应用比例不断提升。根据我们对部 分项目的统计，2MW 高压柴发机组的均价较低压机组通常具有 10%左右的涨幅，高压化趋势 有望进一步提高柴发备电价值量。

AIDC 高景气驱动龙头公司发电业务向好增长。 1）康明斯：从康明斯电力系统业务来看，①收入方面，2024 年 Q4，公司电力系统业务 实现收入 17.43 亿美元，同比+21.97%，增速呈逐季提升趋势，占总收入比例由 2024 年 Q1 的 16.53%提升至 20.63%；②盈利方面，2024 年 Q4，公司电力系统业务实现利润率 18%，同比 +5.3pct，2024 年以来快速增长，显著领先总利润率；③展望方面，2025 年，公司电力系统 业务收入增速指引为+2～7%，利润率指引为 19～20%，二者均为细分板块中最高。

2）卡特彼勒：卡特彼勒能源&交通业务披露口径中，柴油发动机与发电机组未单独拆分， 而面向大客户的零售直销业务中披露了发电、工业、交通、油气等细分领域的收入增速。从 公司发电业务零售直销收入增速来看，2022 年 Q2 以来发电业务增速基本维持在 10%以上； 2024 年在其他业务增速均出现不同程度收窄时，发电业务仍然实现较好增长，其中大型柴油 发电机组、燃气轮机相关业务受数据中心强劲需求驱动明显。

3）RR（MTU 母公司）：从 RR 电力系统业务来看，①发电机组细分方面：2024 年下半年， 公司发电机组业务实现收入 13.03 亿英镑，同比+55.49%；2023 年起受数据中心驱动进入高 速增长阶段，全年收入由 2021 年的 9.07 亿英镑增长至 2024 年的 20.93 亿英镑，3 年 CAGR 达 32.15%；②电力系统订单方面，2024 年全年，公司电力系统业务实现收入 42.71 亿英镑， 期末在手订单 48 亿英镑，已超过全年收入规模 5.29 亿英镑（12.39%）； 2022 年来，公司电力系统业务在手订单持续领先收入 TTM，一方面受益于数据中心需求 景气，另一方面，或反应公司柴发产能供给有限、短期无法满足下游客户订单生产交付需求。

根据我们对康明斯、卡特彼勒、MTU 等公司柴发相关业务的分析，可以发现：在数据中 心的旺盛需求下，三者在收入、利润、订单等多个维度均呈现显著增长态势。考虑到高端柴 发机组行业的需求过去多年长期处于平稳状态，AIDC 投资建设需求增长下，短期行业最大的 瓶颈是产能不足，RR 在手订单的持续增长、以及各家纷纷决定进行产能扩充一定程度佐证了 这一点。供小于求下，市场转变为卖方主导，柴发备电涨价或将系大势所趋。

外资企业产能紧缺、内企快速发展背景下，数据中心柴油发电机组的国产化率有望提升。 1）产品参数：从各家企业发电机组产品的功率段来看，潍柴重机、玉柴国际、重庆磐古 等自制厂商，功率段上限均已满足数据中心行业应用需求。未来随着行业供给不足局面加剧 以及产品认证的推进，下游客户或逐步提升对于国产设备的接纳程度；此外，科泰电源、泰 豪科技、苏美达等 OEM 企业与外资供应商长期合作多年，与下游数据中心大客户也已建立深 厚的绑定关系，未来国产柴油机有望借助 OEM 渠道加速导入进程。

2）部件供应：根据前文对于各家企业产能扩张规划的梳理可得，柴油发动机扩产能的瓶 颈之一为零部件供应紧缺，中国市场柴油发动机产业链成熟、国产化率较高，具有较多与进 口品牌建立深度合作的柴油机与发电机组零部件供应商。虽然高压共轨系统、涡轮增压器、 电控模块等部分高端零部件或仍由博世、康明斯、MTU 等进口品牌垄断，但我们认为下游需 求的高景气将驱动国产零部件供应商持续突破，共同推进大功率柴发国产替代进程。

3）认证进度：从中国移动 2025-2026 年水冷柴油发电机产品集采项目中标结果来看， 2MW 低压/高压柴油发电机标包全部由国产厂商投中，其中潍柴重机作为自制厂商中标份额最 高，合计获得 143 台订单，投标均价为 182-188 万元/台。中国移动往年的高功率柴发机组招 标以科泰电源、泰豪科技、苏美达等 OEM 厂商为主，主要配套进口品牌柴油发动机系，潍柴 重机作为国产主机厂龙头，此次中标或印证国产品牌正加速导入数据中心大客户。

2.1.3.弹性测算：“投资+涨价+国产化”三轮驱动，柴发备电有望量级跃升

基于前文分析，我们基于以下假设对中国 2021-2023E 数据中心行业柴油发电机组市场 容量进行测算： 数据中心功耗：①测算逻辑：假设数据中心总能耗=算力规模÷平均算效×PUE，柴发需 求量=总能耗÷单台柴发功率×配置比例，最后根据估计的单价与国产化率计算得国产主机 对应市场容量；②算力规模、平均算效、PUE：根据《2023 智能算力发展白皮书》、《中国数 据中心综合能耗及灵活性预测》，2021-2023 年中国算力规模分别约 140、180、230EFLOPS， 假设 2030 年增长至 1701EFLOPS；平均算效由 2021 年 0.009TFLOPS/W 提升至 0.019TFLOPS/W； PUE 由 2021 年 1.55 下降至 2030 年 1.2； 柴发备电容量：①配置比例：根据前文分析，AIDC 数据中心柴发配置比例一般为 1.1～ 1.4，假设配置比例由 2022 年的 1.1 提升至 2030 年的 1.25；②柴发单价：根据前文分析， 数据中心柴发单价中短期有望持续上涨，根据历年移动招投标均价假设单价由 2022 年的 180 万元/台张价至 2030 年的 250 万元/台，假设 2024-2026 年由于供需紧张突出涨幅略高；③ 国产化率：根据前文分析，外资产能不足下，国产主机认证持续推进，假设国产主机市场份 额由 2021 年 22%提升至 2030 年 50%实现国产替代。 根据我们的测算，2025-2027 年预计柴发需求量分别为 4713、5989、6419 台，同比+62%、 27%、7%；预计柴发市场容量分别为 99、141、154 亿元，同比+80%、42%、9%；预计国产主机 对应市场容量 25、42、55 亿元，同比+87%、71%、29%。2026 年，国内数据中心柴发备电市 场空间有望突破百亿，未来凭借量价齐升、国产化率提升，国产主机对应市场容量有望由 2025 年的 25 亿元增长至 2030 年的 125 亿元，五年 CAGR 达 38%。

2.2.温控系统

2.2.1.产业概述：高密化发展浪潮下，液冷系统应运而生

液冷是以液体为传热介质，带走设备热量的散热方式。根据 IT 负载散热的传导介质， 数据中心温控系统分为风冷式、液冷式两类： 1）风冷式冷却：主要分为直接风冷与间接风冷。①前者的主要设备为机房专用空调（CRAC） 或直膨式空调（RX），内部自带制冷压缩机，直接冷却空气、通过风冷散热，无需外部冷水系 统，适用于中小型机房或局部冷却；②后者的主要设备包括机房空气处理机组（CRAHs）、冷 水机组与冷却塔，CRAH 包含多个单元，通过冷冻水冷却空气后将冷风送入机房，冷冻水的生 产依靠冷水机组，散热依靠冷却塔，适用于大型数据中心。 2）液冷式冷却：如下图所示，相较风冷系统，液冷系统的核心差异在于机房侧，即由风 冷式“冷冻水→冷风→机房”对于整个机房空间的散热方式，转变为液冷式“冷却水→冷却 液→芯片”直接冷却服务器芯片的散热方式，冷却能力以及冷却效率均大幅提升。液冷主要 分为冷板式与浸没式两类：①前者通过与服务器贴合的冷板对服务器进行降温（非直接接触 式），②后者将服务器直接浸泡于介电流体中对服务器进行降温（直接接触式）。 目前，随着 AIDC 功耗与散热密度迅速提升，液冷式已逐步成为 AIDC 的优先选择，其中 冷板式液冷商业化进程更快，主要得益于初期投资成本低、易于建设与改造、运营维护相对 简单等优势。

液冷系统主要由一次侧回路与二次侧回路构成。与风冷系统相对简单的水循环系统不同， 液冷系统通常由至少两个相互隔离的循环回路组成：二次侧回路（又名工艺冷媒系统）利用 介电流体导出 IT 负载所产生的热量，主要位于机房内部；一次侧回路（包含冷却塔、冷水机 组等）吸收二次侧回路导出的热量并将其传递给外界环境，主要位于机房外侧；二者以 CDU （冷量分配单元）为界，进行液体隔离和热量交换。 由于液冷系统冷却更为高效，因此相较风冷系统，液冷系统并不需要在一次侧回路进行 明显升级，构成的决定性差异在于二次侧回路，即冷板/浸没腔、Manifold 以及 CDU 等部件。

二次侧回路：主要由冷板/浸没腔、Manifold（歧管系统）、CDU 组成，由管路进行连接。 冷板式与浸没式液冷的主要差异在于芯片终端的散热部件，前者采用冷板，后者采用浸没腔； 而歧管系统与 CDU 则二者均有应用。 1）冷板：通常为铜、铝等导热金属构成的封闭腔体，通过硅脂等热界面材料与发热芯片 接触，利用内部的介电流体循环带走热量； 2）浸没腔：与冷板式液冷配合机柜使用不同，浸没式液冷将服务器完全浸没在充满介电 流体的腔体中，在运行维护时需额外吊装机械臂，以便将服务器取出； 3）Manifold：负责将来自 CDU 的冷却液分配给机柜内单个冷板，并将冷板集热后的介电 流体回收至 CDU；在浸没腔中则可优化流量分配，确保散热均匀性； 4）CDU：液冷系统流量、温度、功耗的控制单元，一方面负责管控机柜中介电流体的循 环，另一方面通过板式换热器将热量集中交换至一次侧回路。

一次侧回路：主要由冷却塔/冷水机组组成，为液冷系统提供外部冷源。冷源是指为冷却 系统提供低温介质（冷却水、冷空气等）的设备，可采用机械制冷与自然冷却两种方式： 1）机械制冷：包含风冷式冷水机组、水冷式冷水机组等，可提供 10℃以下的低温冷冻 水；二者的主要区别在于冷凝器的散热形式，前者通过空气对流散热、无冷却水参与；后者 则通过冷却水循环至冷却塔后再完成散热。 2）自然冷却：包含开式冷却塔、闭式冷却塔、干冷器等，可提供 30℃以上（环境温度） 的冷却水；冷却塔通过蒸发完成对冷却水的散热，其中闭式、开式的区别在于冷却水是否与 空气直接接触；干冷器则无水蒸发，仅通过空气与管壁的显热交换散热。

从制冷能力上看，冷水机组＞冷却塔＞冷水机组；从电力消耗上看，冷水机组＞干冷器 ＞冷却塔；但冷却塔需要消耗大量的水，水资源匮乏的区域更倾向于干冷器。

纵观数据中心液冷产业链，液冷系统解决方案提供商为核心参与者。数据中心液冷系统 为涉及数据中心 IT 设备散热的核心功能部分，系统构成相对复杂、涉及大量零部件以及方 案设计、下游客户认证难度较大。因此，数据中心液冷行业具备一定竞争壁垒，但考虑到其 为新兴产业，在数据中心需求高景气背景下或将持续有新参与者涌入，国产市场的主要参与 者包含以下几类： 1）第三方解决方案提供商：从事液冷系统整体解决方案的提供，并涉及部分组件的自研 自制，直接服务于数据中心建设方客户，国产品牌以英维克等企业为主，进口品牌以维谛技 术等企业为主； 2）液冷服务器提供商：从事液冷服务器设计、制造与集成，并涉及部分组件的的自研自 制。国产品牌以浪潮信息等企业为主，进口品牌以戴尔等企业为主。 3）零部件供应商：从事冷源、冷却液、冷板歧管等零部件生产。冷源设备包括冰轮环境、 江森自控等国内外企业；介电流体包括巨化股份、3M 等国内外企业；冷板歧管包括华峰铝业、 Boyd 等国内外企业。 其中，位于产业链中游的液冷系统解决方案提供商为核心参与者，主要原因包括：①涉 及整体系统的设计开发与生产制造，与下游客户深度绑定，行业准入壁垒更高；②设计部分 零部件的自研自制，在产业链中拥有更强的话语权；③一次侧价值量弹性弱于二次侧。

AIDC 投资高景气驱动下，液冷数据中心市场规模有望快速增长。根据赛迪顾问对已公开 拟建设的液冷数据中心项目统计，2023 年，中国液冷数据中心市场规模为 86.3 亿元，同比 增长 26.2%；2024 年预计全年增长至 150.5 亿元，同比+74.4%。在数据中心 TCO 压降成本、 PUE 能效提升需求下，预计液冷数据中心未来两年持续保持 70%以上 CAGR 的高速增长。技术 路线方面，冷板式、浸没式等液冷方案散热表现差异相对较小，冷板式液冷由于具备产业化 优势，2024 年 H1 占比已超过 55%。

电信运营商的温控系统供应商主要以国内企业为主。从中国移动历年招标情况来看，国 内企业包括英维克、申菱环境、佳力图、依米康、海信、海尔、TCL 等上市公司及华为等其 他非上市公司，外资企业仅维谛技术在运营商供应名录内。温控系统作为数据中心的核心组 成部分之一，国内市场具备相关成熟供应商及产业链，未来有望持续受益 AIDC 建设浪潮。

2.2.2.核心看点：技术迭代方向明确，价值链或迎来重塑

随着 AIDC 的兴起，液冷技术路线在以下因素驱动下有望由 IDC 时代的小众走向“必选”。 驱动因素一：AIDC 功率密度提升，散热需求大幅增加。根据 OMDIA 咨询公司，AIDC 服 务器单机柜功率较过去已大幅提升，近年已由传统 IDC 的 5-15KW 逐步提升至数十 KW 以上， 未来甚至有望实现 200KW 的超高功率密度单机柜，高密化趋势对应的是同步提升的散热需求。 温控系统方面，根据维谛技术白皮书，房间级风冷空调的散热能力上限为 25KW/单机柜；对 于 25-80KW 的高密度散热需求，可采用列间空调、薄板风墙等近端送风或冷板式液冷，冷板 式液冷具备一定产业化优势但仍需风冷辅助散热，风液混合将成为大多数 AIDC 的设计标准。 展望未来，随着机柜功率密度的持续提升，我们认为液冷有望朝向“单相→相变”、“冷 板→浸没”持续升级。

驱动因素二：AIDC 对于“PUE 提效+OPEX 降本”的需求。①PUE 提效方面，PUE 为数据中 心行业用电效率的指标，假设 PUE 为 1.5，意味着 1W 的 IT 负载将额外消耗 0.6W 电力用于其 他非 IT 设施（温控系统占比约 70%）；当数据中心规模部署时，浸没式液冷、冷板式液冷、 风冷的平均 PUE 分别为 1.2 以下、1.3 以下、1.6，液冷系统具备更强散热能力的同时具备更 高能效；②OPEX 降本方面，由于数据中心的运营成本中电费占比较高（占比 60-70%），PUE 的 提效将直接贡献运营成本的降低。因此，液冷系统在节约用电、运营降本两方面均具备显著 优势。

驱动因素三：AIDC 对于规模化后 CAPEX 降本的需求。市场对于液冷降本的讨论更多集中 在通过节省电力实现的 OPEX 及 TCO 降本，关于 CAPEX 的探讨较少；根据施耐德白皮书，同 在 2MW 数据中心内，功率密度为 10KW/机架的风冷数据中心 CAPEX 为 7.02 美元/W；机架功率 密度分别为10、20、40KW/机架的液冷数据中心（单相浸没式液冷-机箱型）CAPEX分别为6.98、 6.33、6.02 美元/W。单论温控系统的资本开支，液冷系统不具优势，但随着机架密度的提升， 凭借其他配套设备以及楼宇空间的成本节流，液冷系统对于整体 CAPEX 降本的优势逐渐显现。

驱动因素四：AIDC 采用液冷技术路线为行业导向。根据《电信运营商液冷技术白皮书》， 2023 年 6 月，中国移动、中国电信、中国联通提出：针对液冷技术，2023 年开展技术验证， 充分验证液冷技术性能，降低 PUE，储备规划、建设与维护等技术能力；2024 年开展规模测 试，推进液冷机柜与服务器解耦，促进竞争，推进产业生态成熟，降低 TCO；2025 年起开展 规模应用，共同推进形成标准统一、生态完善、成本最优、规模应用的高质量发展格局，电 信行业力争成为液冷技术的引领者、产业链的领航者、推广应用的领先者。

我们在前文提及液冷系统构成的决定性差异在于二次侧回路，我们将在下文详细阐述液 冷系统作为性能更为优异的技术路线，其对于一次侧回路需求不变、甚至下降的原因。 液冷系统中，冷源的选型由多种复杂因素共同决定。在确定冷源类型前，需要根据工艺 冷媒供液温度需求、CDU 换热能力，确定一次侧的进水温度（提供给二次侧的冷量）；再根据 当地气候与水资源条件选择合适的冷源方式。一次侧进水温度大致可分为五个等级，分别对 应冷水机组的机械制冷，冷却塔、干冷器的自然冷却以及二者搭配的冷源形式。 液冷系统对于机械制冷冷源的依赖程度显著降低。液冷作为散热能力更强的技术路线， 对于冷水机组的需求却不升反降，主要原因如下： 1）液冷散热效率更高：空气的导热系数约 0.025 W/(m·K)，水的比热容约 0.6 W/(m·K)， 单位温差、材料厚度、接触面积下，液体 1 秒传递的热量是空气的 24 倍，对于传热介质与负 载热源的温差要求降低； 2）液冷冷量损失更少：风冷系统中，冷量在“水→空气→设备”的多次转化中发生较多 损失，因此服务器的进气温度约 20℃，而冷水机组却需将水温降至约 10℃；而液冷系统省去 空气冷却和输送环节，直接接触负载、只需微小温差即可实现散热（进水温度可达 40℃）。 因此，液冷系统对于进水温度的要求相对宽松，自然冷却成为液冷系统冷源的主要选择， 机械制冷主更多发挥辅助补充作用。

相较风冷系统，液冷系统机房内二次侧价值量占比更高，且具备更低的电力损耗。根据 Research Gate，以数据中心的风冷系统为例，冷却塔、冷水机组、泵及管道以及 CRAC 的 CAPEX 初始投入占比分别约 15%、35%、2%、48%，外部冷源与内部空气制冷单元投入成本及基本接 近，若转换为液冷系统，由于冷水机组需求减少，内部新增冷板、Manifold 以及 CDU，外部 冷源成本占比可能有所下降；四者 OPEX 运营成本占比分别为 10%、55%、8%、27%，冷水机组 作为主要机械制冷冷源，耗费电力较多，若转换为以自然冷却冷源为主的液冷系统可显著提 高数据中心能效。

在新建项目中选择液冷技术并不意味着风冷系统的完全消除，在改建项目中选择液冷技 术也并不一定需要新增一次侧回路投资。 1）新建项目方面，根据维谛技术白皮书，目前应用相对成熟的冷板式液冷系统可处理 50-80%的 IT 热量，仍需配套一定数量的 CRAH、冷水机组以及相关电力设备处理剩余热； 2）改建项目方面，根据施耐德白皮书，如若在风冷数据中心中进行大规模的液冷服务器 部署，最佳的方案是利用现已有设施，将液冷系统的一次侧回路接入风冷系统的冷水机组循 环中，仅需新增二次侧回路中的冷板、Manifold 以及 CDU 等组件。提升冷却能力的同时，具 有节约成本、收回 CRAH 占据空间等优点。

2.2.3.弹性测算：“渗透率提升+二次侧增量”，液冷系统市场有望快速打开

基于前文分析，我们基于以下假设对中国 2021-2023E 数据中心行业液冷系统市场容量 进行测算： 数据中心功耗：①总能耗测算假设与前文柴发测算部分保持一致：①AIDC 功耗：根据前 文分析，假设 AIDC 能耗占比由 2021 年的 10%提升至 2030 年的 60%，由此估算得单年 AIDC 新 增能耗； 液冷系统容量：①液冷渗透率：由于目前 AIDC 仍存在 25KW 以下的中密度机柜，但整体 机柜功率密度提升趋势显著，液冷渗透率有望跟随提升，假设 AIDC 新增项目液冷渗透率由 2022 年的 40%提升至 2030 年的 80%；②新建与改建需求比例：增加智能算力不代表一定需要 新建数据中心，在现存数据中心进行改造建设与算力补充也是选择之一，根据前文分析，改 建项目可利用存量冷源，假设 AIDC 改建项目仅需在一次侧回路进行新增投资，由于部分算 力可于存量数据中心内扩容，假设新建与改建项目的比例为 7：3；③内部成本拆分：根据前 文分析，相较风冷系统机房内外价值量接近，液冷系统二次侧价值量占比有所提升，假设二 次侧与一次侧设备价值量占比为 6：4；④单位投资金额，根据前文分析，假设液冷系统单位 投资规模为 35 亿元/GW。 根据我们的测算，2025-2027 年预计液冷系统市场容量分别为 77、123、164 亿元，同比 +70%、+59%、+33%；其中二次侧市场容量分别为 53、84、112 亿元，一次侧市场容量分别为 25、39、52 亿元。2026 年，国内数据中心液冷系统市场空间同样有望突破百亿，未来凭借 AIDC 渗透率提升、液冷渗透率提升，液冷系统市场容量有望由 2025 年的 77 亿元增长至 2030 年的 323 亿元，五年 CAGR 为 33%。

编辑：火腿肠