2026年电力设备行业:智驭电能,AIDC赋能固态断路器成长蓝图

数据中心快速增长,800V架构趋势确定

全球数据中心需求向上

全球数据中心市场正经历由技术革命主导的结构性升级。据贝哲斯咨询,2024年全球超大规模数据中心市场规模达802亿美元,预计 到2032年将增至9350亿美元,其中,美国、欧洲、亚太占比分别为42%、30%、21%。随着云计算、大数据、人工智能等技术的蓬 勃发展,数据中心作为信息基础设施的核心,未来将继续以迅猛的态势发展。

中国智算中心产业正进入规模化与自主化并行的关键阶段。2025年我国AIDC市场规模预计突破1356亿元,较2023年的879亿元实现 54%增长。这一发展由三重核心动力驱动:一是政策层面,《算力基础设施高质量发展行动计划》明确要求2025年智能算力占比提 升至35%,并配套专项财政支持;二是技术突破,国产AI服务器招标份额持续提升,能耗、可靠性等指标持续提升;三是应用需求, 大模型参数量突破万亿级,推动智能算力需求快速增长。

AIDC需求测算

英伟达GPU及服务器的功率提升,呈现指数级增长与能效优化并行的双重趋势。随着先进封装工艺的提高,GPU的计算单元、HBM 堆叠数量越加密集,功耗和热流密度的持续抬升,过去几年GPU单芯片功耗已经从700W左右跨过1000W,而按照当前英伟达和 AMD产品节奏,未来两年单芯片进入2000W是高概率事件,电源、散热产业链均需同步升级。

电源容量和价值量的提升共振推动服务器电源市场增长。除了得益于下游需求带动下的电源容量增长外,服务器供电系统集成度提升 带动能量密度升级,单价有望相较于传统电源显著提升,随着芯片功率不断提升,电源能量密度提升的趋势有望保持,有望持续推动 电源环节价值量改善。我们预计2025年得益于NVL36和NVL72的出货,服务器电源市场规模有望达到316.65亿元,同比增长超过 100%。

英伟达积极推进800V架构

英伟达积极推动800V HVDC架构。目前的架构涉及多个电源转换阶段。市电提供的中压(例如 35 kVAC)会降压至低压(例如 415 VAC)。然后,该电源由交流 UPS 进行调节,并通过配电单元 (PDU) 和母线槽分配到计算机架。在每个机架内,多个电源单元 (PSU) 将 415 VAC 转换为 54 伏直流电,然后分配到各个计算机托盘,进行进一步的直流-直流转换。英伟达预计,当前AI数据中心常用的 54V 电源体系对应的机架功率物理极限为200kw,且单GW数据中心的机架式母线需要多达 50 万吨铜,成本和空间效率无法满足未 来MW级别机架的工作需求。与当前的 54 V 系统相比,800V HVDC系统端到端效率提升高达 5%,并可以通过降低主干电流节约铜 缆用量,节约成本。

AIDC高景气,带动断路器需求向上

断路器种类丰富,应用领域广泛

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能关合、在规定的时间内承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。 断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器,一般将3kV以上的称为高压电器。断路器可用来分配电能,不频繁地启动异步电 动机,对电源线路及电动机等实行保护,当它们发生过载或短路等故障时能自动切断电路,而在分断故障电流后不需要变更零部件。

机械断路器的种类可以从极数、操作方式、安装方式、保护特性和灭弧介质这五个方面来划分。1)极数方面。可以分为单极、双极、 三极、四极,主要决定其能应用于何种相数的电路中;2)操作方式方面,分为手动操作和自动操作两种;3)安装方式方面,分为 固定式和插入式两种;4)保护特性方面,可分为B、C、D三种不同型号,分别用于照明和控制电路、一般负载电路和高启动电流的 电动机电路;5)灭弧介质方面,可以使用空气、真空、油和六氟化硫等介质。

机械断路器市场下行后温和修复,市场格局稳定

机械断路器在近年呈现下行期承压、而后温和修复的态势。2024年,框架断路器市场规模为 153.81 亿元,同比降低 0.5%,塑壳断 路器市场规模为188.61亿元,同比增长0.5%,终端配电市场规模为 275.84 亿元,同比增长1.5%。地产与工商业投资的收缩促使终 端配电和低压断路器市场萎缩;而随着电网改造、新能源、数据中心和算力基础设施的需求快速上升,机械断路器规模呈现规模回升。 

机械断路器外资强品牌与国产龙头并立,形成高市场集中度。2024年,施耐德市占率最高为14.73%,正泰以微小的差距落后,市占 率为14.27%,CR3为38.11%。施耐德、ABB、西门子等外资企业长年占据高端项目;正泰、德力西、良信、天正、常熟等国产龙头 则在中低压与终端渠道、工商业与工程配套里具有优势,凭渠道密度、交付效率、价格与服务优势形成国产替代。长期来看,国产龙 头企业加速向高端、出海与系统方案扩张,具有高增长潜力。

数据中心的供电保障

断路器是智算中心电力保护系统的核心组件,承担故障隔离、设备防护和系统稳定性保障三重关键职能。在直流供电架构中,断路 器直接作用于故障电流的快速切断,防止GPU服务器、储能单元等关键设备因短路或过流损毁。同时,直流断路器通过简化配电链 路显著优化空间效率,承担新能源适配功能,消除了AC/DC转换损耗,助力智算中心PUE值降低。

智算中心对断路器技术要求的全面提升。随着10kV直降750V直流架构普及,断路器需耐受750V及以上额定工作电压,同时GPU服 务器等非线性负载故障电流上升速率提升,对断路器动作时间要求更快。

直流断路器是高压直流(HVDC)供电架构的核心保护元件。AIDC正从传统的交流UPS供电向800V直流母线架构演进,以减少 AC/DC、DC/AC能量转换环节,提升整体供电效率和功率密度。直流断路器是该架构中实现安全隔离、快速故障保护和故障电流局 部化控制的关键设备,直接服务于AI机柜的供电需求。

固态断路器有望成为数据中心必选项

固态断路器重塑直流与供电系统的保护范式

固态断路器(SSCB)是一种基于功率半导体器件的保护装置。主控开关元件选型包括半控型(如SCR)或全控型(如IGBT、 MOSFET、IGCT等)电力电子器件,搭配控制电路和缓冲吸能电路等完成电流快速开断功能。自2019年德国汉诺威博览会上ABB公 开了首台低压固态断路器概念样机,固态断路器已不再是纸上谈兵。截止到2024年,仅五年后,世界各地的电气企业均开始布局。

固态断路器专利主要掌握在少数几家跨国巨头和少量垂直创新公司手里。伊顿电气持有166份专利,其专利布局既早又广,形成数量 优势;ABB 位居第二,持有123份专利;IBM长期深耕数据中心、服务器供电架构等方向,在未来其业务需要大量固态断路器,因此 进行了防御性与前瞻性布局。固态断路器的技术主导权集中在低压配电巨头和少数高端直流场景玩家手中,专利数量和应用场景强绑 定,而数据中心与航空船舶是目前行业内两大最明确的驱动力。

总结持有专利最多的公司,可以推断固态断路器在如下领域将会有大量需求:1)航空航天与国防:对快速、可靠、高功率电保护存 在需求;2)工业配电与自动化;3)数据中心:需要高速、无电弧、数字化的保护;4)新能源发电与储能:电力电子特性要求高保 护能力;5)船舶、电轨等交通电气化:大功率直流系统的应用场景。

报告节选:


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