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1、傳統數據中心電源方案 UPS&HVDC 各據山頭，HVDC 更得網際網路廠商青睞
數據中心對能源利用率（PUE）的要求越來越高，數據中心配電系統的更新需求 增大。
隨著雲計算技術成熟，數據中心的規模也在不斷擴大，達到萬級甚至十萬級服務 器的水平，成為數據存儲、處理的重要樞紐。
在 DC 管理不斷細緻化和智能化過程中，數據中心相對於普通機房對外界環境要 求具有極高的嚴苛性（包括溼度、溫度、磁場幹擾等）。為使 DC 核心設備伺服器等能 夠正常運行，需要大量基礎設施的輔助，這也是目前 IDC 能耗巨大的原因之一。
當前數據中心集中使用大規模的伺服器和小型機，穩定安全的電源系統是保證數 據中心穩定運行的最基礎的動力保證。因此只有根據計算中心伺服器等設備用電特性 和使用中面臨的問題進行預先設計並選擇最優方案，才能在數據中心運行中保證供電 的高可靠性和高可用性。
傳統數據中心配電系統主要由以下四部分構成：
（1）備用電源：IDC 一般設置雙電網的供電系統，一條在市電正常情況下作為 負載提供電源，另一路市電則用於備用電源，也可以用發電機組代替。最後備用電源 在市電和發電機均出現故障時，為負載供電。
（2）電源轉換設備：包括自動轉換開關電器（ATS）、 UPS 和靜態轉換開關（STS） 三部分。ATS 能夠實現從一路電源自動切換到另一路電源，保證一級負荷的穩定運行。 如果交流供電發生故障，UPS 提供後備電源，將蓄電池通過 DC/AC 轉換成交流電持續 給負載供電。
（3）配電設備：主要包括交流輸入配電、UPS 輸入配電、UPS 輸出配電、負載 機架排配電（列頭櫃）以及機架配電（PUD）等。
（4）諧波抑制與治理設備：由於系統存在整流環節，不可避免的帶來諧波源， 所以必須增加諧波抑制與治理設備來減少諧波對電網造成的汙染。
根據 GB50174--2008《電子信息系統機房設計規範》，電子信息系統應劃分為 A、 B、C 三級。具體分級如下：
供電系統中的交直流相互轉換，不僅是電能損耗的主要來源，同時也可能危及供 電系統的穩定性與安全性。理想的數據中心供電系統即是電能直接以直流電的形式相 互轉換，忽略整流和逆變單元。
IDC 和數據機房作為數據業務專用機房，根據直交流轉換的不同，目前的數據中 心供電方式主要有以下三種模式：傳統 UPS 供電系統、HVDC 供電系統和市電直供。
1.1.傳統 UPS：超大型數據中心牽引電源備份增加，向大功率、模塊化發展，電源整體價值量有望提升
UPS（Uninterruptible Power Supply）利用電池的化學能作為能量後備，當市 電發生斷電或異常等電網故障時，為用戶設備提供不間斷的（交流）電能的一種能量 轉換裝置，被稱之為不間斷電源。目前數據中心應用最廣的主流產品即在線雙變換 UPS。
目前 UPS 從儲能方式大致分為動態 UPS 和靜態 UPS，動態 UPS 和靜態 UPS 又可以 細分為後備式，在線互動式，在線雙轉換式等；從技術上又分為工頻機和高頻機， 高頻機中又細分為塔式機和模塊化。
UPS 作為應用最為成熟的不間斷電源產品在各行各業應用廣泛，尤其是通信、互 聯網、電力、軍事等對於供電要求比較嚴格的行業。
UPS 主要分為三大部分：整流模塊、逆變模塊和蓄電池。當電網給系統輸電時， 經過整流模塊整流後，將 AC 轉化為 DC，DC 經逆變模塊逆變成 AC 供給給各個負載， 並給蓄電池充電，而大多負載又通過內部適配器將 AC 再次轉化為 DC 使用。若電網故 障無法給系統輸電時，蓄電池中儲存的電能立刻就會大幅度輸出，經過逆變器輸送給 各個負載。
AC UPS+後備電池方案由於高成熟度在世界範圍內廣泛應用。但是隨著數據中心 建設規模越來越大，用戶對數據中心能耗和可用性要求逐漸提高，該方案固有的低效 率和可用性差等缺點逐漸暴露。
UPS 技術架構存在的缺陷：
1.1.1.大型及超大型數據中心採用更為節能的 ECO 模式，電源備份冗餘增加
由於 UPS 結構複雜，因此自身容易發生故障，因此在實際應用中，依靠設備冗餘 能夠提高供電可靠性，普遍採用 N+1（冗餘並聯 UPS）或 2N（雙系統 UPS）的供電架構。除此之外，UPS 系統設計配置方案還包括無冗餘、串聯冗餘、分布式冗餘等，其 相關使用信息如下表：
實際應用 N+1 或 2N 系統配置，因冗餘度較高而造成實際負載率較低，直接導致 實際系統效率僅約 200kW，能效過低。另外， UPS 由於自身原理特性，系統架構復 雜，內部器件繁多，導致可靠性差（尤其是輸出端靜態開關切換時容易產生瞬斷）， 維護難度大，實際可用性較低。
但 UPS 的雙變換拓撲的穩壓、濾波功能使得傳統 UPS 能夠保證引入儲能系統並提 供穩定輸出，因此其抗幹擾能力在交通、通信等行業及其他具備惡劣使用環境（礦場、 車間）一直廣泛應用。
雖然傳統 UPS 系統配合雙路市電引入及後端雙路供電伺服器設備能夠達到符合要 求的可靠性，但是同時也帶來投資的增長。對於目前規模體量不斷增加的數據中心來 說，其系統架構越來越複雜，成本越來越高並不適用其長期發展。
因此隨著電網環境不斷轉好，且伺服器成本下降，同時包括數據中心採用 ECO 模式（經濟模式）供電應用越來越廣泛：
ECO 模式即 UPS 通過旁路來進行供電，在停電或者電網波動超過設定上線時自動 切換到雙變換模式。
在數據中心供電系統中，如今數據中心大多選在一線城市或周邊，其電網環境普 遍較好，同時伺服器不僅價格低廉且電源抗幹擾能力不斷增強（自帶 PFC 校正功能）， 因此在歐洲等電網環境較好的地區 ECO 模式應用不斷增加。
1.1.2.模塊化數據中心建設，引導 UPS 產品大功率化、模塊化
隨著雲計算、虛擬化等技術成熟以及集中化、高密化伺服器的發展，數據中心需 要更加可靠、高效並能夠整體快速部署的建設方案，模塊化數據中心就應需而生，並 逐漸成為目前廣受市場認可的新模式。
而在數據中心初期建設過程中，就必須要考慮未來擴容增量的需求，因此統一標 準化的模塊化設計能夠為未來規劃設計帶來便利，同時其整理快速部署也能大大縮減 建設周期，尤其有利於大規模數據中心的分階段投產以及後期的統一維護等。
模塊化數據中心簡單來說是指供配電和空調系統能夠標準化並整體快速部署組成 數據中心並開始運行的系統，即可以是一個機房，一層樓或者是一整棟建築作為一個 模塊。
但實際應用中，模塊化數據中心並不只是簡單的模塊化 UPS 和列間空調的簡單組 合，還應該考慮靈活匹配不同行業需求，根據數據中心規模大小、場景、應用等作出 差異化部署。其能夠靈活運營於中小型數據中心部署，同時在數據中心超大型規模導 向下，其產品化、標準化的模式也能有效解決超大型數據中心「高可靠、高效節能和 整體快速部署」的需求。
不過從技術演進角度來說，模塊化數據中心源自於模塊化 UPS 的出現，模塊化 UPS 的可拓展性、高能效性等方面補足了對比 HVDC 模塊的缺陷。而模塊化數據中心 在模塊化 UPS 基礎之上進一步集成製冷系統、電力分配系統以及機櫃系統，同時模塊 化設計能夠幫助數據中心分期投資，減少一次到位的資本支出負擔以及縮短大規模數 據中心建設初期低負載的運行時間，最終達到節約成本，提高能效的目的。
1.2.網際網路廠商率先推廣市電+HVDC，迎接未來數據中心電源新模式
1.2.1.模塊化 UPS 彌補了傳統 UPS 的技術缺陷，但在成本側和並機條件上仍稍弱於 HVDC 系統
前文中就體積模塊化 UPS，彌補了傳統 UPS 在彈性擴展、匹配性、高可用性、高 密度、高效率等多方面的不足，產品性能與 HVDC 模塊差異不大。
但是 HVDC 系統的直流模塊並機只涉及模塊均流，只需調壓即可，而 UPS 模塊在 實際運用中，並機需要幅度、頻率和相位一致才能可靠並機，因此 HVDC 模塊能夠更 為安全的去熱插撥增加或者更換故障模塊。
1.2.2.HVDC 系統對傳統 UPS 電源的替代效應
相對傳統 UPS 而言，HVDC 系統結構大大簡化，同時在低故障率、在線擴容、系 統複雜度、可維護性上都具有一定優勢。
其架構優勢具體表現為：
a、拓撲簡單：蓄電池連在輸出母線上，可靠性高；
b、維護便捷，割接改造更為方便：插拔式設計，可在線擴容、不掉電割接；
對於採用 UPS 供電的設備來說，除非其採用雙電源（或四電源、六電源），或專 門配置有 STS 設備，否則通常只能採用停電方式割接。對於重要系統來說，這是難以 忍受的，更為麻煩的是，一些沒有廠家支撐的老型設備，很有可能出現停機不能重啟 的現象。
直流電源只要做到輸出電壓和極性相同即可連接到一起，從而實現不停電割接。
c、受到幹擾少，可靠度更高：UPS 在斷電時蓄電池需要通過逆變電路進行輸出， 而 HVDC 蓄電池與輸出共母排，理論上備電系統更加簡單可靠。但同時電池長期熱備 份同樣對其使用壽命造成影響，因此 HVDC 對電池管理要求更高；
高壓直流供電技術引入的主要目的就在於提升系統的可靠性。UPS 系統本身僅並 聯主機具有冗餘備份，整機系統組件之間更多是串聯關係，總體可靠性低於單個組件 的可靠性。直流系統，系統的並聯整流模塊、蓄電池組均構成了冗餘關係，總體可靠 性高於單個組件的可靠性。理論計算和運行實踐都表明，直流系統的可靠性要遠遠高 於 UPS 系統。
d、低冗餘度和模塊休眠功能提高實際運行效率：雖然 HVDC 和 UPS 的單機設備 在一定負載率下效率相差無幾，但 HVDC 系統整流模塊採用小容量 N+1 冗餘，冗餘度 較低，且具備模塊休眠功能，使得其在實際應用中整流模塊能夠運行在 50%-80%的高 負載率區間中，大幅提高實際運行效率，較傳統 UPS 實際效率高出 10%-15%。
目前大量使用的 UPS 主機均為在線雙變換型，在負載率大於 50%時，其轉換效率 與開關電源相近。為了保證 UPS 系統的可靠性，UPS 主機均採用 n+1 方式運行，UPS 單機的設計最大穩定運行負載率僅為 35～53%。而受後端設備虛提功耗和業務發展的 影響，很多 UPS 系統通常在壽命中後期才能達到設計負載率，甚至根本不能達到設計 負載率，UPS 主機單機長期運行在很低的負載率，其轉換效率通常為 70%，甚至更低。 對於直流電源系統而言，因其採用模塊化結構，可根據輸出負載的大小，可靈活控制模塊的開機運行數量，使整流器模塊的負載率始終保持在較高的水平，從而使系統的 轉換效率保持在較高的水平。
e、帶載能力大大提高
UPS 系統帶載能力受兩個因素的制約，一是負載的功率因數，二是負載的電流峰 值係數，通常 UPS 主機的設計波峰因數為 3，如果負載的電流峰值係數大於 3，則 UPS 主機將降容使用。
對於直流系統而言，不存在功率因數的問題；因其並聯了大容量蓄電池組，加之 整流器模塊有大量的富餘（充電和備用），其帶大電流峰值的負荷能力很強，不需專 門增加安全餘量。
但在實際應用過程中，HVDC 普遍還被商家宣傳效率高，節能環保，雖然 HVDC 系 統效率比工頻 UPS 高，但與目前模塊化 UPS 並沒有明顯差別（模塊化 UPS 在下文再 詳細描述）；
此外在模塊化方面，HVDC 模塊支持熱插撥，相比傳統塔式 UPS 在擴容和維護上 都有很大優勢，但與模塊化 UPS 差別不大。
小結：HVDC 系統以其在系統效率、可靠性、可維護性及建設成本等方面的突出 優勢大獲網際網路廠商青睞。雖然傳統 UPS 行業也衍生出了高頻 UPS 等技術分支，部 分解決了傳統 UPS 負載率低、分期建設難、可擴展性差等問題，但由於多模塊的交 流並機複雜性、單點並機板、異常轉旁路、電池掛接在逆變器前逆變損壞等風險都 無法和 HVDC 技術媲美。此外目前模塊化 UPS 在產品端與 HVDC 產品也差別不大，但 由 HVDC 構成的供電系統及其後端伺服器的變化才是 HVDC 真正的價值體現。
A、成本端：大大壓縮前期投資和後期維護成本
（1）高壓直流電源投資成本低
HVDC 系統比傳統 UPS 系統節省至少 40%的投資，且佔用更少機房面積，而對於 數據中心來說更小的佔地面積也意味著更低的成本。以 2N UPS 和 240V HVDC 為例， 目前數據中心應用最為廣泛的容量等級約為 400KVA、UPS 輸出功率因數典型值為 0.8-0.9，折算成 360KW，相當於同樣功率的單套 1200A 的高壓直流系統。
（2）電源維護成本低
在維修成本方面，高壓直流供電採用的整流模塊化結構，現場替換非常方便，而 且由於直流供電系統的可靠性遠高於交流 UPS 系統，故維修概率也大大減小。
B、技術端：HVDC 系統與當前的模塊化 UPS 產品差異並不大
模塊化 UPS 彌補了傳統 UPS 在彈性擴展、匹配性、高可用性、高密度、高效率等 多方面的不足，產品性能與 HVDC 模塊差異不大，但成本略高於 HVDC，安全性高於 HVDC。
C、政策端：通信行業及國家技術標準逐漸完善
近幾年來，隨著國家隊節能減排以及綠色數據中心技術的愈加重視，中國通信行 業及國家相關 HVDC 標準相繼發布，不斷引導和支持 HVDC 推廣工作。
2012 年，為貫徹落實節能減排，加快節能技術推廣普及，發改委公布的《國家 重點節能技術推廣目錄（第五批）》中就有「通信用 240V 高壓直流供電系統技術」， 是信息通信行業的唯二項目之一。
2014 年，國家發改委將此相關技術納入《國家重點節能低碳技術推廣目錄》 （2014 年版）。
2015 年，工信部、國家機關事務管理局及能源局為開展綠色數據中心試點工作， 共同研究制定《國家綠色數據中心試點工作方案》，其中特別強調「數據中心關鍵設 備生產企業要加強生態設計，提高設備能源使用效率，控制有毒有害物質使用，採用 易於拆解和回收處理的設計。試點單位要加強綠色智能伺服器、能源管理信息化系統、 熱場管理、餘熱利用、自然冷源、水循環利用、分布式供能、直流供電等技術和產品 應用」。
2016 年，工信部組織開展綠色數據中心先進適用技術篩選工作，其中通信用 240V/336V 直流供電技術位列供配電類技術首位。
信通院與開放數據中心委員會 2018 年發布的《數據中心白皮書》中指出，「隨著 產業規模快速增長，數據中心建設成本和能耗激增，可靠性高、成本低的高壓直流 （HVDC），成為數據中心供電系統的新選擇，採用「HVDC+市電直供」相結合的模式， 供電效率可提升到 94%-95%，若採用 HVDC 離線模式，其供電效率可提升至 97%以上， 目前 HVDC 已在 BAT 等大型網際網路公司得到了廣泛應用。」
近年來，網際網路公司探索 48V、12V 供電模式，如谷歌、Facebook 的 48V 整機櫃 供電架構、百度的 12V 分布式鋰電池系統等，進一步提高供電效率，並實現模塊化部 署，熱插拔維護。
「總體來看，供電系統逐漸由交流/集中式向直流/分布式轉變，提高效率，降 低成本，簡化運維。」
D、應用情況：運營商和 BAT 等網際網路廠商大力推廣 HVDC 應用
HVDC 作為一項已經成熟的技術，在國內外應用卻並沒有鋪開。直到近些年隨著 數據機房規模不斷擴大，對能耗指標的不斷提高才促使網際網路廠商等開始重視高壓直 流的應用，2007 年江蘇電信就最早在國內嘗試。隨後通信網絡和數據中心就開始廣 泛應用 240V 的 HVDC 技術。前期，主要由三大運營商主導（主要是中國電信）HVDC 推廣應用，隨後 BAT 等網際網路企業在雲數據中心建設中也紛紛開始嘗試相較於 UPS 更加節能減排且高效的 HVDC 技術應用當中。
目前，高壓直流的主流方案為國內的 240V、336V 和國外的 380V 等形式。由於大 部分標準交流輸入設備可直接採用 240V 直流供電，因此國內主流運營商正逐步擴大 面積推廣 240V HVDC 系統，但 336V、380V 等電壓等級的 HVDC 需要定製的伺服器電源， 其推廣難度相對較大，且配套配電系統仍未成熟，因此應用範圍較少。
同時，目前主流 HVDC 都是基於通信電源進行開發（即採用 48V 輸出），所以 HVDC 供電架構在數據中心和通信機房或基站電源應用中存在很大的共通之處。
近年來運營商和 BAT 等網際網路企業不斷推動 HVDC 應用，在通信電源側的推廣是 基於其易維護、易擴容的特性導向下造成的，而網際網路企業則是基於對 HVDC 較低成 本及系統簡單性的考量而選擇 HVDC 進行推廣。
通信用 HVDC 大量應用於網際網路和運營商數據中心中，網際網路企業後來居上。據 不完全統計，截止 2017 年 11 月，國內通信用 HVDC 實際應用量已達到 5810 個，累計 總供電容量達到 5379800A。無論是數量還是容量上網際網路企業和運營商共佔去 85%以 上的份額。
HVDC 技術應用前期由三大運營商（主要中國電信）引導，後期網際網路企業成本 需求帶動技術廣泛應用：通過縱向對比，2007-2014 年之前，HVDC 應用系統主要以 電信運營商為主，在通信網絡應用的系統數佔大頭。但是受制於供電需求和技術發展 水平限制，系統容量都不大。但近幾年隨著雲計算逐步成熟，尤其是網際網路企業 （BAT 等）開始大力建設大型 IDC、雲數據中心等，HVDC 需求量突飛猛進，HVDC 應用 也後來居上。
2017 年，網際網路企業的 HVDC 應用系統無論從數量還是容量均超過電信企業。
1.2.3.市電+ UPS/HVDC 模式優於傳統集中供電系統；市電+HVDC 成為網際網路企業爭先應用的最新領域
前文提到 UPS 的 ECO 模式，即是市電+UPS 模式的應用之一。在數據中心供電系 統中，傳統 UPS 系統依靠前端雙路引入市電來提高供電可靠性，但同時也帶來投資的增長。對於目前規模體量不斷增加的數據中心來說，其系統架構越來越複雜，成本越 來越高並不適用其長期發展。
同時隨著虛擬化等技術普及，比如兩地三中心、同城雙活等備災方案也大幅提升 網際網路數據中心業務的連貫性，單個數據中心的 IT 設備本身對於供電可靠性的要求 也有所降低。因此，依靠引入一路市電直供+UPS/HVDC 的模式應用更受網際網路廠商青 睞。
（1）市電+AC UPS 方案：該方案國內最初應用來自於百度在 2009 年自建機房， 在保證較高可用性基礎上，建設投資縮減近半，運行效率提升 5%以上。
高可用性：近年來國內供電質量穩步提升，電力公司可承諾供電可用性可達到 99.9%，1 路市電+1 路 AC UPS 配置的系統可用性可達到 7-8 個 9 的可用性，與傳統 2N 配置的 AC UPS 相比差不多，可滿足 T4 級供電可用性要求，高於傳統 N+1 配置的 AC UPS 系統可用性（5 個 9）。
應用過程中，市電閃斷或波形變動對伺服器斷電沒有直接影響，市電供電也未給 伺服器電源模塊運行帶來明顯故障率上升。
建設成本更低：與 2N AC UPS 系統比，建設投資縮減近半；與傳統 N+1 AC UPS 系統比，投資略低。
運行效率更高：實際末端配電系統效率可達 97%，較 2N AC UPS 系統高出約 10%， 較 N+1 AC UPS 高出約 5%。
因此，綜合考量可用性、建設成本及運行效率，無論是雙系統 2N 式還是並聯冗 餘 N+1 式 UPS 供電系統，都無法優於市電+ AC UPS 供電模式。
（2）市電+HVDC 方案：隨著 HVDC 技術逐步成熟，在試點+AC UPS 應用基礎上， 部分國內企業開始逐步嘗試市電+HVDC 供電方案。
由於 HVDC 自身可用性高於 AC UPS 系統，因此市電+HVDC 系統可用性可達 8-9 個 9，強於市電+AC UPS 系統，且投資較低，運行效率高。
綜上所述，市電+HVDC 模式無論在系統實用性、可靠性、成本端都領先於其他幾 類供電方案。
1.3.超大型數據中心 HVDC 更具優勢，更低的運行成本能為其帶來更大的成本壓縮空間
前文中分析了在數據中心建設中各項配點方案的指標。其中，最核心的兩項指 標——運行成本和建設成本中，尤其是實際系統效率（對超大型數據中心運行成本 影響較大）對網際網路廠商的決策影響因素最大，也能為其帶來更大的成本壓縮空間。
因此市電+UPS 和市電+HVDC 更具有優勢，其中市電 HVDC 顯而易見更受大型互聯 網廠商的青睞。
百度將市電+HVDC 離線模式做到供電效率 99.5%：在 2010 年率先使用市電+UPS 供電方案，其效率達到 95%。而在最新的陽泉數據中心則採用了市電+UPS、市電+UPS ECO（節能休眠模式）、市電+HVDC 在線和市電+HVDC 離線模式，其中市電+HVDC 離線 是世界首例採用該種供電架構，其供電效率由原來的 2N UPS 的 90%一月提升至 99.5%。 （所謂離線，是指正常情況下市電直供 IT 設備，HVDC 僅作為蓄電池提供浮充，市電 中斷，轉由蓄電池供電，該架構下，正常市電直供不經過 HVDC 轉換，因此節能效果 顯著）。
騰訊第三代供電系統「市電直供+240V HVDC ECO」供電效率高達近 98%：天津數 據中心二期採用騰訊的第三代供電系統，即「市電直供+HVDC」雙路供電架構，並運 行相關測試發現，相比傳統 UPS 系統和雙路 HVDC 系統，市電直供+HVDC 模式在各個 負載率下供電效率均在 97%以上，且在不同負載率時，供電效率波動較小。其中部分 系統負載率在 20%以上時，供電效率穩定在 98%以上。此外在節能性和故障率上騰訊 第三代供電系統均優於其他系統。
阿里巴巴太陽能+240V 直流+柴油發電互備冗餘：阿里巴巴張北數據中心同樣採 用市電直供+HVDC 供電模式，而最新的千島湖數據中心採用光伏太陽能+240C 直流+柴 油發電機互備冗餘架構，太陽能作為一種補充，綜合供電效率達 97%以上，供電可靠 性接近 Tier4 最高級別。
未來的張北機房二期工程也正積極探索太陽能、風能在 IDC 供電系統中的補充應 用，包括千島湖數據中心利用水力二次發電等，不斷往綠色節能數據中心方向創新。
1.3.1.市電+ HVDC 優於市電+ UPS 模式，將成為未來發展的趨勢
以 400KVA 數據中心為例，對於 360KW 的系統，這裡按 320KW 的實際負載來估算， 分別比較市電+UPS 和市電+ HVDC 在 8 年生命周期內的總電費差異。系統的效率往往 隨著負載率的提升而增加，如果 UPS 系統長期處於輕載狀態，那麼運行的實測效率並 沒有達到宣稱的最高效率點。對於 UPS 架構，每套 UPS 的負載率往往只有 30%-40%之 間，實際的運行效率只有 90%左右；市電+模塊化 UPS 系統，而市電直供支路基本是 100%供電效率，所以整個系統效率大約為 95%；市電+HVDC 系統，由於有電池直接掛 接母線，那麼高壓直流系統是允許節能休眠的，監控會自動開啟需要工作的電源模塊 數量，並使電源系統在任何負載情況下都可以工作在最高效率點附近，即高壓直流可 以在全負載範圍內都達到 96%以上效率，而市電直供支路基本是 100%供電效率，因此 市電+HVDC 綜合供電效率為 98%。
因此，市電+HVDC 系統在機房運營的 8 年生命周期內，相比模塊化 UPS 和市電+ 模塊化 UPS 分別節省運營電費 43.65 萬和 14.65 萬元。
如果對於 10 萬臺伺服器的一個大型數據中心，按 60 個供電系統計算相比模塊化 UPS 及市電+模塊化 UPS 僅僅是採用了「市電+240V HVDC」技術在 8 年時間內就可以 節省電費高達 2619 萬元，非常可觀，該技術很值得在業界推廣使用。
1.3.2.HVDC 市場化推廣仍存在一定局限，滲透率提升空間較大
A、HVDC 仍未放量，UPS 依舊是市場主流
（1） UPS 銷量下滑，但基數巨大；模塊化 UPS 佔比不斷提升。
目前，雖然 UPS 整體市場銷量連續下滑，但超大數據中心對大功率 UPS 產品需 求不斷提高，整體銷售額仍保持大幅上升趨勢。
國內 UPS 市場呈現量減價升的趨勢，主要是由於大功率 UPS 佔比增加。根據賽 迪諮詢統計，2017 年中國 UPS 整體市場銷售額約為 62 億元，與 2016 年相比同比增 長 10.7%，其中大功率 UPS（20KVA 以上）銷售額大幅增長，佔整體市場的 65.7%。從 銷量來看，2017 年中國 UPS 整體市場銷量為 155.9 萬臺，同比下降 21.0%。受原材料 成本上漲和 UPS 功率段結構影響，市場平均價格大幅度增長。
模塊化 UPS 銷售額銷量均穩定增長：根據賽迪顧問統計，2017 年中國模塊化 UPS 市場銷售額為 17.59 億元，相比 2016 年同比增長 31.0%，份額達到整體 UPS 市場 的 28.5%，佔比進一步增加，雖然增長率較上一年有所回落，但仍遠高於整體市場的 增長速度。
（2）HVDC 系統應用數量大幅增長，但佔比依舊很小。
目前 HVDC 模塊的市佔率，根據市場調研約佔總體備電電源的 10%。據不完全統 計，截止 2017 年 11 月，國內通信用 HVDC 實際應用量為 5816 個，累計總供電容量達 到 5376750A，應用量複合增長率達 71.5%，雖然增速很快，但基數較小，短時間內依 舊難以替代 UPS（電信技術數據） 。
B、HVDC 產業成熟度不如 UPS，UPS 依舊有廣闊發展空間
雖然 HVDC 相比 UPS 具有一定優勢，但是現在很多配套機房設施還是交流的，無 法使用直流。
目前國內擁有 HVDC 產品的主要廠家有華為、中恆電氣、動力源，海外廠家包括 維諦技術（原艾默生）、ABB、伊頓等，雖然技術成熟但是發展時間較短，產業成熟度 依舊不如 UPS 系統，眾多傳統 UPS 廠商近些年都開始針對 HVDC 進行研發並發布產品， 例如華為最新模塊化 UPS 電源其性能如系統效率與中恆電氣 HVDC 系統相同，而抗幹 擾性及機架容量及智能化程度等強於中恆電氣 HVDC 系統，HVDC 依舊難以替代 UPS。
此外，國內 UPS 市場並未飽和，目前國產 UPS 在國內市場份額只有 40%左右，依 舊有廣闊的發展空間，且技術成熟度可以繼續提高，深圳艾普諾高管認為，發展好 UPS 產品，是完善國內電源必走的路。
HVDC 危險性要高於 UPS 系統。對於相同功率的 HVDC 和 UPS 系統，雖然高壓直流 電壓與交流電壓的峰值相比並不高，但是由於交流電壓過零的存在，UPS 的危險性遠 遠低於高壓直流。
1.4.數據中心電源市場 HVDC 市場複合增長率超過 30%
根據測算，目前每年全國後備電源市場約在 65 億元，其中 UPS 佔據大部分市場， HVDC 佔比約 10%。目前大功率 UPS 由過去的由海外廠商主導逐漸演變成國內外品牌混 戰，華為、科華、英威騰等紛紛進入大功率 UPS 市場，而國內模塊化 UPS 更是被華為 佔據近 1/3 的市場。
從機架數量上預測：根據工信部發布的《數據中心白皮書（2018 年）》，我國 2017 年底在用數據中心機架數為 166 萬架，規劃在建數據中心規模 107 萬架。
按照單體機架配置 HVDC 電源均價 7000 元-8000 元，預計現有數據中心機架替換 空間 90%，預計 HVDC 替代市場 132.8 億元。按照數據中心行業增速判斷，未來 HVDC 的年化增長率將超過 30%以上。
2.5G 基站能耗高、基站規模大，基站電源有望迎來「量價齊升」
5G 網絡的架構是無線側接入網+承載網+核心網，無線側接入網就是 RAN，基站就 屬於無線接入網；核心網分為機房和骨幹網；承載網為各部分之間的信號傳輸網絡。
通信電源同作為基站最基礎的供能設施，是保證基站在室內/外，尤其是惡劣天 氣、環境下正常運行的基礎設施。伴隨基站總數增長，國內通信電源市場也不斷擴大。 根據中國產業研究院數據，國內通信電源市場從 2012 年的 65.5 億元增加到 2017 年 的 120 億元規模。
為滿足未來 5G 容量和覆蓋需求，全球站點數量將急劇增加。隨著 5G 建設周期開 啟，5G 組網對於供電功率密度、供電效率及損耗率等提出更高的要求，帶來技術變 革。
2.1.基站側：5G 基站能耗增加電源功耗加大，新增 HVDC、鋰電池等方案為 5G 基站供電
通常情況下，基站側供電系統由一路 380V 交流市電引入，通過交流配電箱、開 關電源轉換為-48V 直流後連入基站設備，基站設備再通過饋線/光纖連接到鐵塔上的 天線。
市電運行正常時，由市電作為主用交流電源為基站供電；當市電故障時，將運送 移動油機至故障基站，為站內設備供電，在油機尚未啟動前，由蓄電池組供電。
根據 IMT-2020（5G）推進組發布的 5G 承載需求白皮書，未來 5G 接入網雲化將 推動 CU、DU、AAU 分離的大規模 CRAN 部署。
原 BBU 非實時部分將分割出來，重新定義為 CU，負責處理非實時協議和服務， BBU 的部分物理層處理功能和原 RRU 合併為 AAU，BBU 剩餘功能重新定義為 DU，負責 處理物理層協議和實時服務。
之所以要將 BBU 功能拆分的根本原因，就是為了滿足 5G 不同場景的需要。所以， 把網絡拆開、細化，就是為了更靈活地應對場景需求。這樣可以優化網絡資源分配， 實現最大成本效率，滿足多元化要求，所以，才有了 DU 和 CU 這樣的新架構。
4G RAN 採用 D-RAN，拉遠 RRU 靠近天線，不僅使得網絡規劃更加靈活，而且能夠 大大縮短饋線長度，減少信號損耗且降低饋線成本。
在 D-RAN 的架構下，運營商仍然要承擔非常巨大的成本。因為為了擺放 BBU 和相 關的配套設備（電源、空調等），運營商還是需要租賃和建設很多的室內機房或方艙。 所以為了節約成本，5G 採用 C-RAN 架構將 BBU 分離併集中化，進一步減少基站機房 數量以及配套設備帶來的損耗。且拉遠之後 AAU 配天線，可以安裝在離用戶更近距離 的位置，這樣可以降低發射功率。低的發射功率意味著用戶終端電池壽命的延長和 無線接入網絡功耗的降低。
為滿足 5G 的低時延、廣覆蓋等高度碎片化應用場景需求，核心網部分業務「下 沉」無線接入網。依據 5G 標準，CU、DU、AAU 可以採取分離或集中方式，隨著 C-RAN 的部署，未來 5G 無線接入網將會是 D-RAN 和 CU 雲化並存的趨勢。
第一種與傳統 4G 宏站一致，CU、DU 共硬體部署構成 BBU；
第二種 DU 部署在站點機房，CU 集中部署；
第三種 DU 在站點機房集中部署，CU 更高層級集中。
在 5G RAN 分級架構下，CU 集中在中心機房，利用 NFV 技術能夠對其虛擬化，大 大節約成本。而下層 DU 呈現集中化趨勢，基站側的站點機房構成類小數據中心模式， 其整體製冷和供電系統的規劃均可參照數據中心建設。從 5G 的技術特點與發展趨勢 來看，5G 的頻譜資源需求寬，需要用到 6GHz 以上的頻率，同時基站站距變短，5G 網 絡基站的數量將遠遠大於 4G 網絡。5G 設備能耗增多，5G 站點電源面臨新的挑戰。隨 著三家運營商 5G 新頻段的引入，供電服務需求增加，5G 設備由 4G 的 4T4R 發展到 3DMIMO，容量是原來的 33 倍，用電功耗將是原來的功耗 1.2 倍左右。
2.1.1.5G 基站功耗大幅增加，可靠性要求更高，單站電源模塊價格有望提升
5G 站點要求更高的可靠性，備電成為必需。5G 網絡主要應用於行動支付、智慧 城市、虛擬社會、VR/AR、無人駕駛、人工智慧以及 4K 等「萬物互聯」業務，斷網影 響難以承受，通信保障壓力空前。因此，可靠的基站後備電源是基站建設中必需要考 慮的事項。
對於基站 BBU 和 AAU 設備的功耗，目前不同廠商設備的差異性較大。以現有 64T64R S111 宏站設備為例，單基站的功耗約為 3~4kW，作為對比，4G 的單系統功耗 僅為 1300W，5G 是 4G 的 3-4 倍（註：後期隨著技術的進步，設備型號的變化，基站 功耗也將發生變化，因此下表中的數據僅作為功耗分析時的參考），這將是 5G 網絡供 電系統建設和運營面臨兩個難點。
如果未來 5G 覆蓋要達到目前 4G 網相同的覆蓋效果，5G 的基站數量將要達到 4G 基站的 1.5 倍左右，每年三大電信運營商電費開支將達到 1100 億元以上（4G 時期為 350 億左右）。
機房空間、散熱、供電和備電能力受限，改造壓力大。經過測試，一個系統 5G 基站功耗 3KW 以上，因為 5G 設備是集中放置，電源被要求能夠容納 50 個 BBU，所以 一個基站功耗 100KW 以上，且依照移動公司備電 7 小時的要求，需配置容量高於 700kAh 的蓄電池。一個 BBU 機櫃佔地 5 平米左右，蓄電池組佔地面積維持在 24 平米 左右。現有大部分機房的空間、供電和散熱能力均嚴重不足，需進行機房改造，改造 成本高昂。同時，由於 BBU 堆疊放置備電要求較高，鉛酸電池體積大、質量重，機房 承重嚴重受限。
2.1.2.5G 基站能源新解決方案：鋰電逐漸成為趨勢
針對能源不足的問題有幾種解決方案，如使用站點疊光技術。站點疊光是在傳 統太陽能供電系統的基礎上，利用新型智能開關電源系統，實現供電統一監控，智能 調度太陽能、市電和蓄電池的使用，實現太陽能優先供電。在正常情況下，通過使用 太陽能，降低市電輸入，節約電費支出；而在斷電時，優先使用太陽能，蓄電池作為 備用，有效降低蓄電池損耗，並在一定程度上減少應急上站發電次數，降低成本。從 前期的試點情況來看，經疊光改造後，雖然系統建造成本需花費 2 萬元左右，但後期 用電電費及油機發電投資每年可節省 3.76 萬元，效益可觀。實際應用中, 站點電源 疊光主要需解決三大問題——如何進一步降低部署成本、太陽能發電更加高效以及怎 樣統一管理界面。當前, 疊光技術已經發展得比較成熟, 站點疊光能夠帶來切實持 續的效益。
將系統電壓升高。當前，常用直流供電系統電壓為-48V，可將直流系統電壓升 至 57V 輸出，支持 5G 大功率模塊，降低線纜成本。同時，在系統電壓升高後，相同的負載功耗情況下，電力電纜中通過的電流減小，從而減小所需電力電纜的截面積， 實現降低線纜採購成本的目的。升壓操作只需設定直流供電系統的電壓值即可，無需 新增供電設備，也不必增加任何額外成本，不影響用電設備的正常工作。
更換更優越的電池。鐵鋰電池在循環放電次數、能量體積比與工作溫度範圍方 面均優於鉛酸蓄電池。在體積相同情況下，鐵鋰電池的備電能力是鉛酸電池的兩倍， 可有效解決機房承重不足的問題。由於鐵鋰電池的採購價格較高，一定程度上限制了 鐵鋰電池的大範圍推廣使用。鐵鋰電池在通信基站使用的常見模式如下：
（1）鐵鋰電池單獨備電。在部分機房樓板承重能力或機房空間受限的基站，如 租用民房等樓板荷載能力較低機房情況下，可使用鐵鋰電池代替鉛酸蓄電池。憑藉鐵 鋰電池的高能量、小體積特性，降低對安裝空間與機房樓板承重的要求。同時，由於 鐵鋰電池的工作溫度範圍較寬，可將機房內空調的設置溫度升高，降低空調運行能耗， 實現節能減排的目的。
（2）鉛酸鐵鋰電混搭。一般情況下，不同廠家、不同時期、不同容量乃至不同 型號的蓄電池不能混用。可通過電池合路器，實現鉛酸蓄電池與鐵鋰電池的混搭使用， 提高基站備電能力，實現對基站蓄電池資源的優化，降低通信網絡的建設和運營維護 成本。
（3）梯次電池應用。梯次電池理論上是對原來應用於電動汽車，容量衰減至初 始容量 80%的「退役」動力鋰電池實施二次使用。在三類市電環境溫度無法保證的高 溫場景以及四類市電場景作為備電使用時，傳統鉛酸電池壽命會大幅下降，而梯次利 用動力鋰電池循環壽命長、耐高溫性能好的優點能夠在上述場景中實現經濟性應用。
使用直流遠程供電。 直流遠程供電系統由局端設備、遠端設備和光電混合纜三 部分組成。它可以將機房內穩 0 定的-48V 電源隔離升壓到 DC250～DC410V，並通過光 電混合纜或電力電纜以最大效率遠距離輸送至遠端設備，遠端設備進而將直流高壓變 換成 DC48V、DC280V 或 AC220V 電壓為負載（RRU）、微基站以及室外綜合接入機櫃等 設備提供 24 小時穩定的、在惡劣條件下免維護的供電，此種方式可以使用 UPS 或者 HVDC。
華通遠航及宇能電力提供站點疊光解決方案：華通遠航公司 2017 年就為尼泊爾 通信基站提供了太陽能供電解決方案，為急需用電的地區提供了有效的電源備用方式， 大大提高了可靠性。宇能電力已在浙江建成 500 個宏基站, 江蘇擁有 17 個宏基站試 點, 計劃將在 2019 年建設 2000 個, 至 2022 年累計建設 6.2 萬個風光儲 5G 基站。該 裝置一套 2~3 萬元，每年可發電近 2.4 萬度, 以 1 度電 0.65 元計算節約電費超 1.5 萬元;以設計壽命 25 年計算, 可發電近 60 萬度, 節約電費近 40 萬元。
漢維通信、宇球通信等公司提供鐵鋰電池解決方案：漢維通信研發出了循環壽 命、質量能量密度、體積能量密度更優越的磷酸鐵鋰電池，減少了佔地空間，並且抗 腐蝕並具備加熱降溫系統，可在惡劣環境下使用；宇球公司也研製出功率因數達 0.99 的三元鋰電池，使 5G 基站供電更加可靠
中恆電氣提供直流遠程供電解決方案：中恆電氣為建設中的杭州奧體中心大型 室分基站，以及杭州火車東站的準 5G（或 4G+）基站，提供了 HVDC 拉遠供電解決方 案與試點。中恆電氣系統體積小重量輕、戶內戶外環境均可適應，可靈活選擇抱杆， 壁掛，嵌入等安裝方式，適應快速布站，可幫助客戶實現網絡簡單部署、全網節能、 高效運維的要求，最大限度節省客戶部署及運維開支。
HVDC 未來將與 UPS 共存為 5G 基站供電：
傳統通信電源大多使用 48V 直流供電，安全可靠，技術成熟，但是之前功率密度 小，現在 5G 基站結構採用集中拉遠模式，要求功率密度大，傳輸距離遠，而傳統供 電方式電壓較低，電流較大，能耗較大，並不適合 5G 基站。需要提高電壓，所以未 來將會是 UPS 和 HVDC 為 5G 基站供電。
相比模塊化 UPS，HVDC 依舊有一定優勢。經研究發現所有的 IT 負載都是交直流 通用的，因此 HVDC 完全可以替代模塊化 UPS。目前模塊化 UPS 投資成本較高，相同 功率下要高於傳統 UPS，而 HVDC 系統相同功率要節約 30%-40%投資成本。現在模塊化 UPS 技術成熟，革新之後基本無能效方面的突破，但是 HVDC 依舊有發展空間在系統 效率方面可以繼續做出突破。
HVDC 產業鏈成熟度不高，短期內依舊難以替代模塊化 UPS。雖然在 20 世紀 20 年代就開始對高壓直流技術進行研究，並且在 1954 年建成第一條高壓直流輸電線路， 但是直至 20 世紀 90 年代 HVDC 電源才被人提出，雖然在系統效率上全面超越主流 UPS，但是起步較晚，技術及產業鏈依舊不成熟。眾多傳統 UPS 廠商近些年都開始針 對 HVDC 進行研發並發布產品，例如華為最新模塊化 UPS 電源其性能如系統效率與中 恆電氣 HVDC 系統相同，而抗幹擾性、機架容量及智能化程度等強於中恆電氣 HVDC 系統，在安全性方面 HVDC 弱於 UPS，且機房的很多配套設施依舊是交流的，無法使用直流。2015-2017 年 HVDC 銷量複合增長率為 11%而模塊化 UPS 銷量複合增長率為 26%，模塊化增長率遠超 HVDC 增長率，且模塊化 UPS 基數超過 HVDC，HVDC 短時間內 依舊難以替代模塊化 UPS。
不過隨著技術的發展，HVDC 系統將會繼續在系統效率、抗幹擾性、機架容量及 智能化等方面逐漸做出突破，未來將會逐步趕上模塊化 UPS。
未來 5G 海量數據、高功耗、高密組網等帶來接入側 DU 的集中化、AAR、Massive MIMO 等新技術或架構應用，也拉動基礎電源與配套設施的變革升級。傳統的-48V 供 電功率小，傳輸距離較短，由於 5GRAN 結構採用集中拉遠模式，傳統的供電方式並 不適合，所以未來主流供電模式將是模塊化 UPS 和 HVDC 共存。且解決能源問題方法 較多樣，如在合適的區域如郊區可以採用站點疊光技術，並可更換更優越的電池節 省空間。
2.2.機房側：HVDC 替代 UPS 效益增強，市電+HVDC/UPS 或將成為主流供電模式
從 4G 時代設備商就開始直接使用了 HP、IBM 等 IT 廠家的通用伺服器，並使用 NFV 技術將網元虛擬化，自此開啟了虛擬化時代。設備商基於 openstack 這樣的開源 平臺開發自己的虛擬化平臺，把核心網的網元放在這個平臺上。也就是說，並不是只 有 5G 才能用虛擬化平臺。設備商先用虛擬化平臺部署 4G 核心網，即在為後面部署 5G 核心網做準備，提前實驗。
5G 核心網採用的是 SBA（Service Based Architecture）即基於伺服器的架構， 把原來具有多個功能的整體分拆成具有獨自功能的個體，每個個體實現自己的功能。 這樣的變化有個明顯的外部表現，就是網元大量增加。
這些網元看上去很多，實際上，硬體都是在虛擬化平臺裡面虛擬出來的。這樣一 來，非常容易擴容、縮容，也非常容易升級、割接，相互之間不會造成太大影響，總 之，5G 核心網就是模塊化、軟體化。
2.2.1.5G 機房能源解決方案
5G 核心網的模塊化、軟體化使得 5G 機房越來越像數據中心，而 NFV 技術本質是 應用所有技術的雲計算模式。
5G 核心網網絡架構對能源提出了更高的要求，2018 年 1 月 9 日華為在義大利都 靈的全球 ICT 能效峰會上發布業界收個全系列 5G Power 解決方案。根據華為在全球 的調研數據，超過 70%的站點將面臨電源、電池、配電容量不足的挑戰，超過 30%的 站點需要進行市電改造，運營商面臨極高的 CAPEX 壓力。
華為的 5G Power 解決方案採用「一站一櫃」、「一頻一刀片」的建設模式，在方 案架構上充分考慮溫控、電池、備電的可擴展性，實現可擴容、少改造的部署方案。 5G 將真正開啟萬物互聯的時代，5G 帶來對信息處理的方式是顛覆性的，由於傳輸速 率與時延，以前像手機這樣的終端設備只能依靠本機的硬碟與晶片去存儲與運算數據， 而未來速率的百倍提升後，終端就是一個接收設備，天量的數據和計算都交給「雲」去運行即可，雲就是數據中心，因此 5G DC 機房需要更可靠、更高效、大功率的電 源，所以優先採用直流供電方式，建設前期可採用-48V 供電，確保可靠性的同時充 分利用現有資源；後期則可以採用高壓直流或者 UPS+市電直供，提升電源效率，降 低能耗。HVDC 也可以用模塊化 UPS 進行替代，如華為模塊化 UPS，佔地面積 1.2 平 方米，比傳統 UPS 節省佔地面積 40%。
2.2.2.市電+HVDC/UPS 未來將成為 5G 機房主流供電模式
前文提到目前模塊化 UPS 技術成熟，抗幹擾性、機架容量及智能化程度等強於 HVDC 產品，短期內依舊是模塊化 UPS 佔主流，但是低負載下模塊化 UPS 產品性能依 舊略微不如 HVDC 系統，建設成本高於 HVDC 系統，因此隨著技術發展在未來 HVDC 系 統將會趕超模塊化 UPS 系統。對於 360KW 的 5G 機房，這裡按 320KW 的實際負載來估 算，分別比較模塊化 UPS、市電+模塊化 HVDC 和市電+ HVDC 在 8 年生命周期內的總電 費差異。系統的效率往往隨著負載率的提升而增加，如果 UPS 系統長期處於輕載狀態， 那麼運行的實測效率並沒有達到宣稱的最高效率點。對於模塊化 UPS 架構，每套 UPS 的負載率往往只有 30%-40%之間，雖然選用了最高效率為 97%的 UPS，但實際的運行 效率只有 95%左右；市電+模塊化 UPS 系統，而市電直供支路基本是 100%供電效率， 所以整個系統效率大約為 97%；「市電+HVDC」系統，由於有電池直接掛接母線，那麼 高壓直流系統是允許節能休眠的，監控會自動開啟需要工作的電源模塊數量，並使電 源系統在任何負載情況下都可以工作在最高效率點附近，即高壓直流可以在全負載範 圍內都達到 96%以上效率，而市電直供支路基本是 100%供電效率，因此市電+HVDC 綜 合供電效率為 98%。
綜上所述，市電+HVDC 系統在機房運營的 8 年生命周期內，相比模塊化 UPS 和市 電+模塊化 UPS 分別節省運營電費 43.65 萬和 14.65 萬元。
如果對於 10 萬臺伺服器的一個大型數據中心，按 60 個供電系統計算相比模塊化 UPS 及市電+模塊化 UPS 僅僅是採用了「市電+240V HVDC」技術在 8 年時間內就可以 節省電費高達 2619 萬元和 1172 萬元，非常可觀，因此未來主流供電模式是市電 +UPS/HVDC。
未來 5G 能源與數據中心類似，是多能源接入模式，即運營商可以根據自己的需 求選擇多種不同的能源類型。根據 Mobile World Live 報導，華為電新能源業務總 裁在會上提出：未來通信設備不僅可以通過輸電網供電，也可以使用 HVDC、太陽能 等多種供電模式。而 HVDC 技術側已經可以支持無線網絡建設的改造，並認為 HVDC 有 望在 5G 電源系統中廣泛推廣。
5G 海量數據、高功耗、高密組網等帶來接入側 DU 的集中化、AAR、Massive MIMO 等新技術或架構應用，也拉動基礎電源與配套設施的變革升級。HVDC 在未來通 信電源的滲透率有望提升。
2.3.5G 通信電源市場整體市場有望超過 450 億
基本假設：
（1）市場測算電源價格按照 HVDC 供電方案產品定價；
（2）5G：預計未來 5G BBU 集中拉遠式機房配套約 10 個基站數，根據 5G 整體宏 站數量預計，需要約 45 萬套供電系統；
預計未來 5G 宏站基站建設能夠帶來新增 450-675 億元以上的市場。
3.投資建議
電源系統作為數據中心、5G、新能源充電樁等新基建「底盤」，也將充分受益於 新基建加速發展。
在數據中心電源領域，我們認為未來數據中心架構將向分布式、直流、小顆粒 化綠色發展，模塊化大功率 UPS 及 HVDC 為行業主流。其中，HVDC 供電系統由於其建 設和運營成本更低的特點在超大型數據中心中應用更為廣泛。隨著超大型數據中心的 加速建設，HVDC 電源方案市場空間有望加速提升，此外相較於 UPS 系統，直流技術 在未來 5G 建設基站供電側及新能源汽車充電樁市場擁有更廣闊的的利用空間，相關 受益標的國內 HVDC 龍頭中恆電氣，國內≥20KVA UPS 市場龍頭科華恆盛。
在 5G 基建領域，基站側由於 5G AAU 引入 Massive MIMO 技術，5G BBU 將處理 海量數據，且隨著 5G 業務的不斷發展， BBU 的計算功耗將逐漸上升。電力成本將會 是未來運營商 5G 運營的核心痛點。基站側電源改造可行方案包括站點疊光技術應用、 智能鋰電替換鉛酸電池方案以及直流拉遠方案，相關受益標的包括中恆電氣（直流 拉遠方案）、國軒高科、億緯鋰能（中國鐵塔鋰電池採購相關）。此外，傳統通信電 源廠商有望依靠自身客戶及技術平臺優勢，在 5G 新基建擴大的市場容量中迎來新的 增長機遇，相關受益標的包括新雷能（海外三星供貨商及烽火、大唐供貨商）等。
3.1.中恆電氣——HVDC 電源平臺技術優勢顯著，全棧式布局數據中心、5G、充電樁等「新基建」
公司三大業務板塊包括電力電子（通信電源、高壓直流電源（HVDC）、新能源電 動汽車充電）、電力信息化、能源網際網路（智慧照明、儲能）三大板塊。
1）公司 HVDC 業務規模化競爭優勢凸顯，屢次中標 BAT、通信運營商等主要客戶： 公司作為 HVDC 龍頭除了應用在新建大型數據中心外，公司 HVDC 產品逐漸替代三 大運營商、BAT 等數據中心的 UPS 系統，2019 年開始公司 HVDC 產品客戶也拓展到 政企、金融、保密系統，
2）全棧式 5G 電源解決方案，受益於國內 5G 建設及海外微站建設：2020 年隨 著 5G 新增基站數量的快速增長，公司 5G 電源全棧解決方案包含基站、遠供、微電源產品，有望迎來快速增長。此外，公司拓展加大海外市場拓展，微電源產品斬獲海 外訂單，
3）牽手滴滴與國網恆大合作，晉升為國內充電樁第一梯隊供應商：直流充電樁 牽手滴滴旗下小桔充電，成為小桔最大的充電設備合作夥伴。交流充電樁牽手國網恆 大，成為其未來五年唯一的有序充電設備供應商。
4) 依託硬體入口，布局電力信息化，業務模式輕量化：2019 年電力信息化集 中採購公司佔 10%左右份額，大部分在省市地用戶側電力生產調度、電力規劃能效、 電力交易運營及綜合能源服務等應用方面，公司逐漸切入到電力信息化運營，商業模 式逐漸變化。
3.2.新雷能——傳統通信電源龍頭，軍工&通信行業雙改善
受益於海外 5G 建設啟動，通信海外訂單回暖，5G 建設啟動，打開下遊通信電源 市場：子公司深圳雷能 2003 年成立，專注於生產、研發、銷售通信用模塊電源、定 制電源及大功率電源及系統等。公司深耕通信電源行業二十餘年，根據公司公告，自 2015 年起公司就已開始 5G 高功率電源產品的研發，已經掌握包括高效率變換技術、 有源箝拉技術、數字控制等一系列核心技術。目前，公司通信電源主要客戶包括大唐 移動、烽火通信、三星電子、諾基亞等。隨著全球 5G 建網快速啟動，除了傳統電源 模塊產品供給之外，5G 模塊電源需求量拉動通信用模塊電源業績快速提升，尤其是 海外 5G 建網中不具備電源生產能力的廠商三星等。
軍工訂單逐漸恢復，自主可控國產替代持續打開未來空間：2018 年 9 月，公司 併購永力科技，其主營為軍用供配電電源系統，雷射器專用電源模塊等。一方面由於 永力科技並表；另一方面 2018 年起軍改影響消除，訂單逐漸恢復，帶動軍工業務增 長。我們預計，在中美爭端持續化過程中，我國在關鍵領域產品自主可控需求加大， 在軍工領域自主可控國產替代有望持續打開國內電源市場。
公司產品研發實力強，部分產品全面對標世界領先電源模塊生產商 Vicor （Google 數據中心供貨商），費用率穩健：公司期間費用保持穩定，管理費用率增長 主要源自研發投入增加。其研發投入持續增長，佔收比較同行業仍保持在高位水平。 截止 2019 年中報，公司累計獲得專利 76 項（其中發明專利 28 項），軟體著作權 44 項。尤其在通信及軍工領域持續可靠的專業研發實力提供堅實技術保障。其核心技術 產品能力能夠對標 Vicor 為 Google 數據中心提供的 48V VDC 直達 CPU 超小模塊電源。
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（報告來源：華西證券）
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