科技板块龙头价格（通信行业深度研究）

科技板块龙头价格（通信行业深度研究）1.2 5G基站数量的增长以及单站耗电量的增加造成5G基站碳排放大幅增长​​​​在数据中心方面，伴随着数据流量的爆发式增长以及算力成本的普遍下降，全球算力资源 有望实现大幅增长，全球数据中心耗电量也将随之急剧增加。根据中国电信数据，2020 年中国电信数据中心能耗占公司总能耗的 20%，通信基站能耗占比为 39%，通信机楼及 其他的占比为 41%。增量方面，2021 年 1-7 月，中国电信 5G 基站带来的能耗增量占总 能耗增量的比重最大，超过 50%；IDC 带来的能耗增量占比为 32%，网络及其他带来的 能耗增量占比为 17%。数据中心和通信设备运行产生的碳排放主要来自二者的电力能耗。​​

（报告出品方/作者：西部证券，张真桢）

一、通信设备和IDC机房是通信行业碳排放主要来源

1.1 2020年通信行业占全球碳排放总量的4%左右

根据国际能源署与法国 Great IT 联合发布的《The environmental footpoint of the digital world》，2019 年全球碳排放总量约 330 亿吨，2020 年全球碳排放总量约为 310 亿吨，同 比减少 5.8%。各行业的碳排放占碳排放总量的比重基本稳定，我们选取 2019 年通信行业 碳排放数据作为分析对象。2019 年信息通信行业（ICT）碳排放量约为 14 亿吨，占全球 碳排放总量的 4.2%。在 ICT 行业碳排放总量中，通信网络环节（CT 网络环节）/数据中 心/用户终端碳排放量分别占比 22%/15%/63%。

通信网络环节（CT 网络环节）的二氧化碳主要在通信设备运行/制造/运输/安装过程中产 生。其中通信设备运行过程中产生的碳排放量最高，占整个通信网络环节碳排放总量的 75%。随着 5G 基站加快部署，通信设备运行过程中产生的碳排放量将迅速增加，根据中 国移动设计院数据，通信设备运行过程中产生的碳排放量预计将由 2019 年的 2.3 亿吨， 增长至 2025 年的 4.1 亿吨，增幅达到 78%。

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在数据中心方面，伴随着数据流量的爆发式增长以及算力成本的普遍下降，全球算力资源 有望实现大幅增长，全球数据中心耗电量也将随之急剧增加。根据中国电信数据，2020 年中国电信数据中心能耗占公司总能耗的 20%，通信基站能耗占比为 39%，通信机楼及 其他的占比为 41%。增量方面，2021 年 1-7 月，中国电信 5G 基站带来的能耗增量占总 能耗增量的比重最大，超过 50%；IDC 带来的能耗增量占比为 32%，网络及其他带来的 能耗增量占比为 17%。数据中心和通信设备运行产生的碳排放主要来自二者的电力能耗。

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1.2 5G基站数量的增长以及单站耗电量的增加造成5G基站碳排放大幅增长

根据中国移动研究院数据，2019 年全国通信网络运行环节中，机房/通信站点/站点维护各 环节碳排放量分别为 7391 万吨/15201 万吨/734 万吨，分别占通信网络运行环节碳排放总 量的 31%/65%/4%。在所有通信设备中，通信站点（包括无线、固定接入）碳排放量最高， 其中单个无线接入设备年碳排放量达 22 吨，总数量为 650 万个，相较固定接入设备碳排 放总量更高。

无线接入设备中，4G 基站电能消耗量占无线接入设备电能消耗总量的比例最高，为 56%， 5G 基站次高，目前占电能消耗总量的 9%，但是 5G 基站未来总量更多，单基站能耗更高， 5G 基站将是未来通信设备能耗的最大增长点。

5G 基站数量较 4G 基站更多。5G 信号频率比 4G 高 2-3 倍，信号衰退速度更快，同一区 域 5G 基站数量更多。同时在盲点区域会覆盖一定数量的微基站，保证信息传输的稳定性， 因此 5G 基站总数将较 4G 基站更多。 根据三大运营商公告，中国移动将在 2021 年建设 2.6GHz 的 5G 基站共 12 万座，在 2021 年以及 2022 年建 700MHz 基站约 48 万座（与广电合建，分两年建完）；电信以 及联通将在 2021 年建 3.5GHz 以及 2.1GHz 基站一共 32 万座。2022 年 5G 建设仍 然投入较大，预计总建设数量约为 80 万座。根据赛迪顾问预测，到 2026 年我国 5G 宏 基站数量将达到 475 万个，小基站数是宏基站数的 2 倍，即 950 万个，宏基站和小基站数总计超过 1400 万个。

5G 基站集成度更高、数据传输量更大，能耗是 4G 基站的 3 倍。根据 5G 基站节能技术 白皮书（2020）统计，中移动使用的 5G NR 主流基站带宽由 4G 的几十兆变为 160/200 兆， 收发通道数从原来的 8 通道变为 64/32 通道，发射功率从 100 多瓦变为 240/320 瓦。

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AAU 功耗增加是 5G 基站能耗增加的主因。根据中国能源报数据，基站能耗构成中，基 站主设备占 45%、空调系统占 40%、电源系统占 12%，其他能耗占 3%。其中基站主设 备可以分为 AAU (有源天线处理单元)和 BBU（室内基带处理单元）两大部分，AAU 的 功耗约占基站主设备能耗的 90%，是基站能耗的主要组成部分。AAU功耗按照功能模块 可分为功放、小信号、数字中频和电源功耗。随着业务负载情况的变化，AAU 中各功能 模块的能耗比例也随之发生变化。

在满载条件下，功放的能耗占比最高，占 AAU 总能耗 的 58%；在 30%负载的条件下，功放的能耗占 AAU 总能耗的比例与数字中频模块能耗 占比相接近，分别为 36%/34%，小信号部分能耗占比由满载条件下的 16%提升至 25%； 在空载条件下，数字中频部分的功耗占 AAU 总能耗的比例最高，平均约为 46%。因此， 在研究 5G 通信设备的节能技术​时​，不仅要提升功放效率，降低功放能耗，在 5G 建设初期负载较低的情况下，更需要降低小信号和数字中频模块的基础能耗。

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据中国能源报预测，5G 基站的用电量将由 2020 年的不足 200 亿千瓦时迅速攀升至 2025 年的 3500 亿千瓦时左右，5G 基站高能耗已经引起广泛关注。使用基站降耗新技术以及 新材料等的运用将有效降低 5G 基站的碳排放量。

1.3 数据中心耗电量巨大，存在巨大优化空间

国内数据中心机柜数量快速增长，未来 5 年 CAGR 可达 16.7%。随着云计算的兴起， 在全球范围内出现了数据中心的建设浪潮，2020 年全球公有云计算市场规模为 2253 亿 美元，同年全球数据中心数量为 42.2 万座，超大型数据中心数量为 597 座。目前国内 的数据中心机柜数量约为 285 万架，根据科智咨询预测，到 2025 年机柜数量可以达到 616 万架，CAGR 为 16.7%。

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数据中心耗电量巨大，存在较大优化空间。根据中国 IDC 圈数据，随着数据中心数量的 增多， 2020 年数据中心的耗电量占国内总用电量的比例超过 2.3%，且数据中心耗电量 占全社会用电量比重逐年攀升。早在 2015 年全国的大数据中心的耗电量已达 1000 亿 Kwh，相当于三峡电站全年的发电量，2018 年这个数值达到 1609 亿 Kwh，超过上海全 年的社会用电量，预计到 2030 年，全球的大数据中心就能消耗掉世界 30%左右电力。

数据中心的能耗分 IT 设备能耗、空调能耗、供电能耗和照明能耗四部分，由服务器、存 储和网络通信设备等所构成的 IT 设备系统所产生的能耗约占数据中心总能耗的 46%（其 中服务器系统约占 50% 左右，存储系统约占 35%，网络通信设备约占 15%），空调系统 占比为 41%，电源/照明系统能耗占比分别为 10%/3%。

PUE （ Power Usage Effectiveness ） 是 衡 量 数 据 中 心 运 行 效率的指标 ， = （ cooling power lighting ）/ ，其越接近于 1，代表数据中心对于电能的利用越有 效率。根据中国信通院数据，目前国内数据中心平均 PUE 为 1.6，较 2012 年已有明显 改善，但依然有 85%的受访企业数据中心的 PUE 值在 1.5-2.0 间，PUE 值仍存在较大提升空间。

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政策引导，出台多项措施和指导意见，推动我国 IDC 企业节能减排。为实现我国 2060 年 碳中和目标，国家出台多项政策引导支持新型数据中心建设和节能减排的推进。大力支持 采用可再生能源与节能减排技术建设绿色云计算数据中心。提出淘汰高能耗老旧设备，提 升水资源利用效率和清洁能源应用比例以及回收利用废旧电器电子产品等具体要求。根据 《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》，到 2030 年底，新建大型及以上数 据中心 PUE 需降低到 1.3 以下，严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。

对于 PUE 较高的数据中心，改造机房制冷设备、提升能源利用效率，是当前降低数据中 心 PUE，达到减排要求的关键。

二、国内企业降碳提升空间大，海外企业“零碳”成效显著

国内外通信运营商、互联网巨头积极部署节能减排方案，制定减排规划。其中，国外通信 运营商、互联网巨头基本完成基站、数据中心设备改造，现阶段多使用可再生能源达成碳 减排目标；国内厂商在碳减排方面进展稍慢，目前节能重点仍在空调降温技术、基站节能 技术研发、老旧设备改造等方面。 我们认为当前国内通信行业碳减排领域的投资机会主要集中于基站节能新技术研究、机房 更新改造、精密温控设备制造、新能源发电设备制造等板块，未来我国碳减排路径将向国 外路径看齐，大量使用新能源、绿色能源。

2.1 使用新能源以及提升基站机房能效是运营商碳减排的主要方式

2.1.1 中国移动建设绿色新基站，节能减排成果显著

创新 5G 基站节能技术，建设绿色新基站。移动通过应用天线与射频滤波器一体化、3DMIMO、高效散热外壳等新设计，使用 GaN 氮化镓等新材料，关注滤波器件插损、等效设 备功耗等新指标，引领产业不断降低设备功耗、提升设备能效。“十三五”期间基站设备 满载功耗下降 20%。公司还全网广泛开启 4G 网络符号关断、通道关断、载波关断和 5G 网络亚帧静默、通道静默、深度休眠等节能功能。通过应用站点级节能技术，公司 2020 年 4G 网络节电约 10.6 亿度。 自 2017 年开始，公司针对老旧通信机房启动专项节能改造，组织全集团因地制宜采用冷 源优化、冷量分配优化、末端设备优化、湿膜加湿等措施，降低机房 PUE，提升能效， 节约用电。截至 2020 年底，移动已完成超过 2200 个通信机房的改造，每年节电约 2 亿 度。

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推动 ICT 技术与产业融合，降本提效促节能。中国移动自 2007 年以来连续十四年开展“绿 色行动计划”，加强管理和技术创新，控制企业能源消耗，推动社会绿色低碳发展。“十三 五”期间，中国移动集团实施了多项节能措施，累计节电近 100 亿度，减少二氧化碳排放 约630万吨。同时公司深化信息技术与千行百业的融合创新，助力社会减排量超过8亿吨。 移动 2020 年单位电信业务总量综合能耗水平较 2015 年累计下降 86.5%；单位信息流量 综合能耗水平较 2015 年累计下降 92.6%。

未来，中国移动将在推进数字化转型、加快高质量发展过程中，扎实履行央企责任，严控 自身能源消耗和碳排放增幅，持续降低能耗强度和碳排放强度，助力国家尽早实现碳达峰、碳中和计划。节能减排既为中国移动自身降低运营成本，也为新材料、新技术、新设备的 供货商带来发展机遇。

2.1.2 电信积极布局5G低碳技术与空调节能技术

根据中国电信数据，2020 年电信综合能耗为 335.8 万吨标煤，二氧化碳排放量约 837 万 吨。其中电力能耗占 91%以上，消耗约 306 万吨标煤，二氧化碳排放量约 763 万吨。为 实现能耗双控、节能减排的目标，中国电信开始大力推动 5G 低碳技术与空调节能技术应 用。

充分利用 AI 节能技术，实现主设备自主节能与建、维、优全过程管控。为降低主设备能 耗，中国电信引入 AI 算法以业务反向影响电源和空调设施供电控制。公司联合 5G 设备供 应链伙伴，在采购环节以工作模式与功耗指标参数作为采购标准，在建设过程中推进 5G 基站无机房、无空调建设。采用一体化机柜、分布式供电技术压缩建设周期与成本，降低 基站整体 PUE，并在购后引入主设备的购后能效评估，对主设备及节能设备实行全生命 周期的能效闭环管理。

研究空调节能新技术，应用清洁能源降低石化能源消耗。中国电信在基站与机房空调中大 量应用空调节能成熟技术。基站空调应用自清洁、新风等节能技术，机房空调应用气流组 织优化、新风、氟泵、热管等节能技术，在气候条件适宜的地区应用蒸发冷却技术。同时 电信也提出了自研的空调节能技术—液冷技术。液冷技术的冷却效率远高于传统风冷技术， 是未来 ICT 设备冷却的发展方向。目前液冷技术已经通过技术可行性验证，小规模应用于 数据中心服务器领域，节能效果显著。 电信对节能考核机制的引入无疑使基站机房优质温控设备厂商和基站节能降耗新技术的 设备供应商在采购中更占优势。

2.1.3 联通研发智能机房空调系统，提升基站能效

2021 年中国联通发布《“碳达峰、碳中和”十四五行动计划》，明确实施“3﹢5﹢1﹢1” 行动计划。其中“3”是指围绕低碳循环发展建立 3 大碳管理体系——碳数据管理体系、 碳足迹管理体系、能源交易管理体系，完善能源指标体系，绘制重点用能设备碳足迹，并 有序参与碳排放权交易市场。“5”是指聚焦 5 大绿色发展方向：一是推动移动基站低碳运 营，推广极简建站、潮汐节能等技术，有序提高清洁能源占比；二是建设绿色低碳数据中 心，通过供电降损简配、空调利用自然冷源等，提高系统能效；三是深入推进各类通信机 房绿色低碳化重构；四是加快推进网络精简优化、老旧设备退网；五是提高智慧能源管理 水平。“1”是指深化拓展共建共享，深入推进行业基础设施资源共建共享。最后一个“1” 是指数字赋能行业应用，助力千行百业节能降碳。

早在“十三五”期间，中国联通就已在节能降碳工作上取得积极成效。在提升基站能效方 面，中国联通自主研发的智能双循环（氟泵）多联模块化机房空调系统、5G BBU 竖装机 框获国家实用新型专利。公司广泛采用符号、通道、载波等不同层级节能策略，并对 5G 网络节能方案进行试点。同时联通围绕早期投产的高能耗通信机房及 IDC 机房分批改造， 并积极推进建设绿色低碳数据中心，推广蒸发冷却、新风等技术。截至 2020 年底，中国 联通共有 17 个数据中心入选国家绿色数据中心，占联通总数据中心数量的 16%。 对通信机房老旧设备的改造以及对数据机房运营效率的提升是联通当前双碳达标的主要 途径。

2.1.4海外先进运营商主要通过使用新能源降低碳排放

北美通信巨头积极使用绿色能源。2018 年 12 月，美国通信巨头 Verizon 宣布，到 2025 年将使用超 50% 的可再生能源。2019 年 2 月，公司设立 10 亿美元绿能债券计划，用 于提升能源效率、购买可再生能源和其他永续能源。2019 年 4 月底，公司宣布 2035 年 要达到范畴 1（Scope 1）与范畴 2（Scope 2）零碳排放目标（范畴 1 指企业营运的直接 碳排放，包括原料、产品、废弃物、员工交通运输等，范畴 2 指企业使用能源的间接碳 排放）。另外两家运营商 AT&T 和 T-Mobile 冲刺能源绿化的脚步更快，2018 年 T-Mobile 就 已宣布要在 2021 年达到 100% 可再生能源目标。AT&T 也积极购买绿色能源，2018 年 购入 820 百万瓦风能发电容量。据可再生能源买家联盟（Renewable Energy Buyers Alliance）统计，AT&T 2018 年在企业购买可再生能源榜上名列第二。

欧洲行业协会发挥牵头作用，由专业机构完成排放数据监测与减排规划。2019 年在 GSMA 倡导下超过 50 家移动运营商开始通过 CDP 全球披露系统披露各自的气候影响、能源及温 室气体 (GHG) 排放情况。英国电信运营商巨头 Vodafone 选择碳信托制定每年的碳足迹 测算报告，对范畴 1、2 及范畴 3（企业价值链中过程中的间接排放）碳排放做全面测算， 并辅助制定减排战略规划。

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日韩运营商通过与设备商合作研发节能技术，采用自发电减少温室气体排放。2021 年 6 月，日本前三大移动运营商 KDDI 与诺基亚宣布在日本实验首个 Airscale 液冷基站，这项 技术可将基带冷却系统能耗低 70%以上。同时，通过热能的重复利用，还能进一步提高效 率，最终可使二氧化碳排放量减少至 80%。韩国通信运营商 SK C&C 提出将通过扩充环 保自发电设备和扩大再生能源的使用，于 2040 年实现温室气体净零排放。公司计划利用 板桥和大德数据中心建筑物的屋顶和停车场进行发电设备的铺设，在 2021 年内追加增设 500 千瓦太阳能设备。

国外电信运营商对新能源、绿色能源使用比例的加大对我国运营商未来发展有着积极借鉴 意义，相关光伏、风电、储能企业的配套设备供应商有望在运营商完成设备改造、提升运 营效率等第一阶段目标达成后向新能源、绿色能源使用的第二阶段迈进过程中受益。

2.1.5 国内运营商主要通过节流降低碳排放，海外运营商主要通过开源达到“零碳”

海外运营商和国内运营商在碳减排的路径选择上虽然存在进度上的差异，但二者殊途同归。 国内运营商现阶段以降低现有设备能耗以期达到碳减排目的为主；而海外运营商已充分利 用好现有资源，即已完成了降碳的目标，正在使用绿色能源达到“零碳”的路径上突飞猛 进。

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2.2 降低数据机房能耗是国内外互联网巨头的主要减排路径

国际互联网科技巨头大多承诺在 2030 年以前实现碳中和，并将 100%使用可再生能源作 为更高远的目标。国际和国内互联网通信巨头企业都在数据中心降碳技术的研究和探索上 寻求突破。

2.2.1 微软、Facebook、苹果、亚马逊以使用新能源为主，运用新技术为辅降低碳排放

2017 年微软与 McKinstry 和 Cummins 合作建立世界上第一个天然气数据中心。在这个试 点中，机架直接连接到天然气管道，并完全由集成燃料电池供电。这一设计可以显著减少 发电、传输和功率转换过程中的能量损失。此前的数据中心均由电网供电，电网从发电厂 流经多个变电站和输电线路，再转换为数据中心所需的正确电压才能使用，过程中会消耗 部分电能。而燃料电池直接由天然气管线供电，可以消除传输过程中发生的能量损失。 同 时由于供应链中的零件减少，潜在的故障点会相应减少，有助于提高公司数据中心的质量 并降低配电、电源调节和基础设施备份时产生的成本。此外，微软自 2020 年 7 月起开 始征收内部碳税，费用由公司各业务部门根据其碳排放量支付，收集的资金用于支付公司 可持续改造的费用。公司预计 2030 年将其绝对碳排放量减少 75%，预计 2050 年清除 公司自 1975 年成立以来直接或通过电力消耗排放的所有碳。

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Facebook 致力于建设高性能数据中心，通过建设消除能源浪费、减少耗能、使用更环保 产品的数据中心来实现节能减排目标。公司数据中心使用 100% 可再生能源并通过高效 设计节约能源和水。公司所有数据中心项目均获得 LEED 金牌认证。Facebook 数据中心 使用了来黄麻纤维的天然衍生物纤维填充聚丙烯 (NFFPP)作为服务器硬件中具有高碳影 响的特定组件的潜在替代品。公司针对机架内外的许多不同部件，包括适配器、母线盖和 服务器内部的其他机械部件分别对这一材料进行开发和测试。 公司节减排措施取得积极成效。其数据中心电力使用效率一直领先全行业，2016-2020 年 PUE 维持在 1.0 左右，低于行业平均值 1.5。用水效率（WUE）维持在 0.3 以下，显著低 于行业平均值 1.8。

互联网公司巨头苹果和亚马逊也对其数据中心实施了严格的减排、提高效率的措施。苹果 在其数据中心运营中保持使用 100% 可再生能源供电。亚马逊 AWS 网络服务同样使用 100%可再生能源进行供电，AWS 能源效率比本地数据中心高 88%，基础设施能效比行 业平均高 3.6 倍。

2.2.2 谷歌、Equinix通过使用新技术降低能耗，减少碳排放

谷歌的数据中心采用先进的冷却技术，使用高效蒸发冷却和外部空气代替机械冷却器。通 过安装智能温度和照明控制并重新设计电力分配的方式最大限度减少能源损失，从而实现 节能减排。同时谷歌还通过机器学习提升能源使用效率，其机器学习系统能够减少数据中 心 40%的能源消耗，相当于在考虑电气损耗和其他非冷却低效问题后，总体 PUE 减少 了 15%。在提升电力效率与采购可再生能源的同时，谷歌数据中心也进行了循环经济实践。 公司不再使用的服务器会被分解成单独的组件（主板、CPU、硬盘驱动器等），检查并储备 为翻新库存，从而延长硬盘的使用寿命。 2009-2020 年，谷歌公司数据中心 PUE 持续下降，2020 年达新低 1.10，2020 年行业平 均水平为 1.67。谷歌数据中心消耗的能源减少了约 6 倍，其能源效率是典型企业数据中 心的两倍。

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数据中心龙头企业 Equinix 承诺到 2030 年将碳排放量减少 50%，并 100%使用可再生能 源。Equinix 数据中心 2018 年至 2020 年期间供电能源中 90% 为可再生能源，到 2030 年这一比例有望达到 100%。公司通过寻找创新方法来部署节能技术和发电解决方案。 Equinix 的自适应控制系统可以通过使用智能分布式传感器和气流主动管理来降低功耗并 提高空调冷却能力。封闭的冷热通道通过使用物理屏障来减少数据中心供应通道中的冷空 气与排气通道中的热空气的混合，从而降低能耗并实现更高效的冷却。高温冷冻水设定点 通过提高冷冻水温度以节约能源来降低数据中心 PUE。间接蒸发冷却装置 (IDEC) 使用 水蒸发的热量，并在室外温度允许的情况下利用空气对空气的冷却来减少用水量。公司在 纽约 (NY6) 的数据中心通过这一技术实现了 1.21 的年平均 PUE。

海外高科技互联网企业无疑在碳达标中走在最前列。除使用新能源等零碳技术，微软等企 业已着眼于征收碳税等碳中和手段，完全实现了“碳减排”、“零碳”、“碳中和”三大目标。

2.2.3 国内互联网企业通过节能降耗降低数据中心PUE值

腾讯公司巧妙利用余热回收技术，大幅减少数据中心的能源消耗。腾讯数据中心目前采用 的是第四代 T-block 技术，拥有更高效率的制冷和供配电架构。一个拥有 30 万台服务器 的园区一年可节省 2.5 亿度电。腾讯天津滨海数据中心采用了余热回收的节能技术，将服 务器产生的热量回收，通过热泵加热市政管网里的水至 55℃，直接用于办公楼供暖，实 现了降低碳排放和服务于人的双赢。若回收天津数据中心冬季产生的全部余热，热量用于采暖可覆盖 46 万平方米，用于家庭采暖可满足 5100 多户居民的用热需求。每年可以减 少 5.24 万吨碳排放，相当于种植 286.4 万棵大树。此外，2018 年建成的腾讯贵安七星 数据中心，经工信部实测，其极限 PUE 值小于 1.1，相比之下，同期国内数据中心的平均 PUE 约为 1.73。而即将交付的腾讯清远数据中心液冷实验室，使用了冷板式液冷技术规 模化应用，有望将数据中心的极限 PUE 降低至 1.06。

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阿里通过使用清洁能源与自研浸没式液冷技术显著降低 PUE。2020 年 3 月至 2021 年 3 月，阿里巴巴国内自营数据中心平均 PUE 约为 1.3，低于全球平均水 平。阿里云数据中心购买超 2.8 亿度可再生能源，减少碳排放 30 万吨。阿里在张家口市 张北县部署了华北规模最大的张北数据中心。得益于张北地区充沛的风能和太阳能，张北 数据中心大量采用了绿色能源，促进可再生能源发展，加速公司能源消费向清洁低碳化转 型。除了充分利用清洁能源，阿里云还使用了浸没式液冷技术进行数据中心的降温。通过 将服务器浸泡在绝缘冷却液里，产生的热量可直接被冷却液吸收进入外循环冷却，全程用 于散热的能耗几乎为零，节能效果超过 70%，实现了数据中心 100%无机械制冷。再辅以 模块化设计、AI 调温等技术，张北数据中心的年 PUE 低于 1.2，最低时可以达到 1.09， 达国际领先水平，每年可节约标煤 8 万吨，相当于种植了 400 万棵树木。

华为通过 BestDC 数字化服务平台降低数据中心各阶段 PUE。目前，大部分数据中心基 础设施系统都较为复杂，各能效指标间相互制约影响，依靠传统人工手段难以快速、精准 地实现能效最优化。华为自研的 BestDC 通过 PUE 仿真设计、高效节能设备和 AI 节能调 优，实现了全面协同调优，动态匹配负载和环境变化，有效降低数据中心能耗。在数据中 心设计阶段，BestDC 可通过仿真计算给出不同负载和环境下可落地的 PUE 设计值，结合 专家在线诊断给出优化建议；交付阶段，以高效设备匹配节能方案，实现低 PUE；运维 阶段，基于 AI 算法实时调节制冷系统参数，使系统输出的冷量与 IT 负载所需相匹配，减 少因制冷过剩而浪费的能耗。在实践中数据中心 PUE 可低至 1.15，低于 2020 年全球数 据中心的平均 PUE1.59。

制冷系统是数据中心最大的能耗系统，而传统的冷冻水解决方案系统架构复杂、能耗高， 华为新一代数据中心解决方案，最大化利用自然冷源，大幅降低 PUE，相较冷冻水解决 方案，可节电超过 20%，节水 40%。华为在乌兰察布云数据中心采用了 FusionCol 间接 蒸发冷却系统，全年平均 PUE仅1.15，相对传统解决方案，数据中心整体年节省电费 12%。

国内高科技企业碳达标的发力点聚焦于 IDC 数据机房运行效率的提升，对 PUE 值的重视 将为温控设备企业带来市场空间增量。

2.2.4 国内外互联网企业使用不同方式降碳减排

互联网高科技企业减碳的方式与通信运营商类似，依旧为提升运营设备效率，但数据机房 是其减碳的唯一重点。海外科技巨头同样已完成降碳的第一阶段目标，目前在零碳技术上 积极探索。更让人欣喜的是，部分企业已完成零碳目标，开始向中和历史碳排放发力。零 碳与碳中和会为光伏、风电、储能等企业带来较大的增长机会，为国内企业指明了方向并 对未来投资机会提供了借鉴。国内高科技企业当前仍在降碳的环节中发力，一方面能耗的 降低为企业自身运营节省了大量成本，另一方面国内互联网等科技企业与海外同行相比， 更愿意将机房建设整体外包而不是自建机房、自研降温技术。因此现阶段国内机房温控设 备提供商将迎来快速发展机遇。

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三、开源与节流并行，科技板块助力碳中和前景广阔

通过对行业的对比研究发现，目前通信、互联网等科技板块达到碳中和方式主要有使用新 能源、可再生能源、新材料、新技术和提升现有设备运行效率两种。前者我们将其概括为 开源，后者我们将其归纳为节流。

节流方面，电信运营商通过提升基站运营效率，节省电费，实现降本增效；通信设备商研 发实力强大，使用新材料、新技术，助力运营商实现双碳达标，提升营收规模，扩张市场份额；制冷设备供应商升级改造散热设备，提升通信机柜、数据中心机房使用效率。我们 应关注通信基站、通信机房、温控设备领域的投资机会，并关注通信运营商、IDC 运营商 成本下降对盈利质量的改善。 开源方面应关注通信行业新能源、新设备使用情况，同时关注通信板块中与新能源设备相 关的细分赛道，如：海底光缆、储能机柜温控、机房 UPS 电源等行业。

3.1 5G基站节能新技术每年至少为运营商节省电费53亿元

基站节能主要聚焦设备级、站点级、网络级节能三大技术领域。设备级节能指使用更高效 率的新架构、新材料、新功能，扩大液体散热效率、高功放效率、高集成度器件的应用， 实现整机功耗的逐年降低。站点级节能聚焦在加快亚帧关断、通道关断、深度休眠等基础 型节能技术方案的商用部署，加快设备关断、智能节能等增强型节能技术方案的应用。

中国铁塔和中国电信、中国联通纷纷宣布“智能化关闭 5G 基站”，即以“高峰时间开启，低 谷时间关闭休眠”的形式来运行，以达到省电的效果。据相关数据计算，空载状态下全时 段开启 AAU 深度休眠功能后，单个 A9611 型号的 AAU 每天将节省电费约 6.09 元，单个 A96331A 型号的 AAU 每天将节省电费约 5.61 元，单个 A9622A 型号的 AAU 每天将节省 电费 3.11 元，平均每天节省 5 元左右。一个基站普遍布设 3 个 AAU，当前共建设 5G 基 站 97.9 万站，则一天可以节省电费约 1470 万元，一年节省 53 亿元。随着 5G 基站建设 进度的推进，未来基站节能技术的重要性愈发凸显。

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基站节能技术助力三大运营商节省成本。截至 2021 年 7 月底，中国移动累计开通基站 50.1 万站，中国联通、中国电信累计开通 47.8 万站。按照每个基站每天节省 15 元计算，仅智 能化关闭一项技术将为中国移动每年节省电费约 27 亿元。2020 年，三大运营商电费支出 约占营收的 9%。以 2020 年为参照，5G 节能技术的应用可为中移动当年提升毛利率 0.4pct。

3.2温控设备助力数据中心和通信机房、通信室外机柜节能降耗

数据中心和通信机房降低能耗的主要途径是提升设备运行效率，降低 PUE。随着国内移动互联网、云计算和大数据业务的发展，海量数据的运算及存储对数据中心基础设施提出 更高的要求。近年来，不断提升的机柜功率密度和数据中心、通信机房节能降耗的需求推 动数据中心和通信机房的制冷方案不断发展。同时，数据中心和通信机房业务的实时性和 高可靠性要求又对数据中心、通信机房制冷设备提出性能可靠、易维护的要求。通过对温 控系统的改造升级可以提升数据中心和通信机房用电效率，助力企业实现节能减排。例如， 间接蒸发冷却作为当前最有效降低能耗的成熟技术已经获得广泛认同，市场渗透率快速提 升。间接蒸发冷却系统利用直接蒸发冷却后的空气和水，通过换热器与室外空气进行热交 换，实现新风冷却。由于空气不会与水直接接触，其含湿量不变，一次空气变化过程是一 个等湿降温过程。与传统新风自然冷却及冷冻水冷却系统相比，间接蒸发制冷具有室内空 气不受室外环境空气质量的影响、喷淋加湿空气不会影响室内湿度、过滤器维护成本低、 耗水量少、节能水平高等特点和优势。其他技术途径如液冷技术，电子散热技术等也都是 企业数据中心、通信机房碳排放达标的主要手段。

户外柜机散热方案主要包括 AC 或 DC 电源户外机柜空调、TEC 热点空调和热交换器三种 方式。AC 或 DC 电源户外机柜空调通过压缩制冷实现吸热和制冷。机柜空调主要用于带 走电气元件消耗电能发出的热量，为各类机柜内部提供了理想的温湿度环境，同时隔离了 外界环境中的灰尘、腐蚀性气体，延长电气元件的使用寿命，提高机器系统运行可靠性。 机柜空调的制冷方式分为蒸汽压缩式、半导体式和压缩空气涡旋管冷却式三种。TEC 空调 又称稳差电制冷，利用特种半导产生珀尔帖效应，即通过直体材料构成的 P-N 结，形成热 电偶对，产生珀尔帖效应与压缩式制冷和吸收式制冷并称流电制冷的一种新型制冷方法， 温控精确，适用于对温度较敏感的设备。制冷后加热以及制冷、加热的速率都可以通过它 的电流方向和大小来决定。热交换器是一种引入室外自然冷源的设备，用于以有限的能耗 进行热交换。当温差大时，设备将通过多层铝制散热片的过道有效地在机柜内部的热空气 与机柜外部的冷空气之间交换热量，使机柜成为恒温的封闭系统，从而使机柜内部的设备 可以正常工作。

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3.2.1 国内 IDC 温控系统市场正在快速增长，21年市场规模预计将达 181 亿元

自上而下测算 2021 年国内 IDC 温控系统行业规模约为 205 亿元/年。根据 Synergy Research 的数据，2019 年 Q3 中国超大型数据中心在全球占比为 10%。由于新建数 据中心多为大规模数据中心，所以我们以超大型数据中心的数量占比作为我国数据中心资 本开支占全球资本开支的比例，即假设中国的数据中心资本开支占全球资本开支的 10%。 根据 IBM 的数据，数据中心的建设成本中空调系统的占比为 16.7%。

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根据 Synergy Research 的数据，2019 年全球数据中心的资本开支为 1560 亿美元，且 Dell'Oro 预计 2021 年全球数据中心资本开支将增长 10%，假设数据中心每年资本开支 增长 10%，我国数据中心温控系统市场规模 2021 年为 205 亿元/年，可在 2025 年达 到 300 亿元/年。

3.2.2 通信户外机柜散热设备市场空间伴随5G新技术应用将进一步提升

通信户外机柜主要用于室外无线通信基站，包括 4G、5G 基站等，是为户外基站提供工作 环境和安全管理的设施。根据智研咨询数据，2018 年我国通信机柜空调市场规模 17.45 亿元，其中，户外机柜空调市场规模 13.80 亿元，同比增长 12.7%。2014-2018 年中国户 外机柜空调市场规模 CAGR 为 11.5%。根据前瞻产业研究院预测，户外机柜空调市场将 随着 5G 建设高峰的到来，于 2022 年达到 33 亿元/年。2014-2022 年中国户外机柜空调 市场规模 CAGR 为 17.7%。运营商资本开支增加和 5G 基站建设的加快，将带动户外机 柜空调市场空间迅速提升。

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3.3 通信企业借助强大科研实力，助力储能、风电行业发展

如上文所述，海外互联网巨头与头部运营商纷纷发展新能源作为节能减排的路径之一，我 国也在积极推动新能源发电设备的建设，作为实现双碳目标的主要途径。

风电与光伏有望成为主流清洁能源发电方式。根据中国能源局数据，2020 年中国发电设 备总容量 22.0 亿千瓦时，其中虽然火力发电仍占主导地位，但风电与太阳能发电设备容 量增幅显著，风电发电容量为 2.8 亿瓦时，较 2019 年同比增加 34.6%，太阳能发电容量 为 2.5 亿千瓦时，同比增长 24.1%，在所有发电设备中增速居前。

伴随光伏与储能装机规模大幅提升、海上风能发电快速增长，相关通信设备供货商如：机 房电源、海底光缆等厂商扩大业务范畴，提升营收质量。光伏储能方面，通信机房电源供 应商依托 UPS 领域的技术与市场渠道优势，业务向光伏逆变器、储能变流器等领域拓展； 风电方面，传统通信光缆企业的海底电缆产品作为海上风电项目的重要构成，产品需求有 望受到海上风电市场增长的强力驱动。

3.3.1光伏行业迅速增长，市场空间巨大，国内光伏逆变器市场迎来增长

2020 年 全球光伏新增装机预计可达 130GW。在光伏发电成本持续下降、多国发布碳中和目标以 及绿色复苏的推动下，预计十四五期间（2021-2025）全球每年新增光伏装机约 210-260GW。

截至 2021 年 4 月，已经有 120 多个国家陆续宣布了碳中和目标，大多数国家将实现碳中 和的目标时点设在 2030-2050 年之间。到 2050 年在全球温控<=2℃的条件下，若要实现全球 碳中目标，光伏和风能的装机需求分别约为 8828Gw 和 6044Gw，储能的装机需求为 9000Gwh。

根据 CPIA 数据，2020 年中国新增光伏装机 48.2GW，同比增长 60.1%。由于上半年受 疫情影响，2020 年光伏装机主要集中在下半年，尤其是 12 月在抢装潮的推动下光伏新增 装机达 29.5GW，创单月历史新高。为实现 2030 年中国非石化能源占一次能源消费 25% 的目标，十四五期间我国年均新增光伏装机或将维持在 70-90GW 的区间内。

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光伏逆变器是光伏系统中的重要组件，用于将直流电压转换为固定频率的交流电压。根据 智研咨询数据，光伏逆变器成本占光伏系统成本的 11%。根据中国能源信息网数据， 2013-2020 年全球光伏逆变器出货量 CAGR 达 24.9%，2020 年出货量达 185GW，预计 2025 年出货量将攀升至 327GW。

需求端，我国光伏新增装机量连续 8 年居全球首位，内需强劲。供给端，随着 ABB、 Schneider 等大型电气巨头陆续退出光伏逆变器业务，中国企业凭借人力成本和全产业链 制造优势不断扩大份额，2020 年国内光伏逆变器产能占全球的 54.4%。供需双重利好下， 我国光伏逆变器厂商营收显著提升，2016-2020 年，Top10 光伏逆变器厂商营收 CAGR 达 33.2%。

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3.3.2 储能设备配套需求增加，通信机房电源提供商进入储能变流器市场

可再生能源发电侧面临的行业难题一方面在于新增的发电站并网可能对电网电压、输电频 率稳定性带来冲击，另一方面“两个细则”考核标准的出台使得存量发电站一次调频、响 应功能等方面面临的考核日益严苛。而发电侧配置储能设备可以帮助企业实现电能削峰填 谷，从而提高发电效率，还可以为电力系统运行提供调频、调峰、调压、备用、黑启动等 辅助服务，保证电网稳定运作。此外根据相关政策规定，可以适当调低配置储能设备的企 业在功率波动、功率预测精度、调频等方面的考核难度。发电侧对储能设备需求增加导致 储能市场重心发生转移，中国储能市场的重心已从 2018 年的电网侧储能、2019 年火电储 能调频，转移至 2020 年的可再生能源并网储能市场。

根据 BNEF（彭博新能源财经）的预测数据，2021 年中国储能市场空间将达到 1.5-2GW， 2021-2025 年 CAGR 达 19.9%。储能变流器（PCS）作为储能系统中的关键组成部分， 决定了输电质量、动态性能以及电池寿命，PCS 成本约占储能系统建设成本的 10%-20% （BNEF 数据），其市场空间将伴随储能装机量增加而提升。

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3.3.3 海底光缆设备助力海上风电新能源的使用

风电的诸多形式中，海上风电覆盖面积广、资源禀赋好、输送成本低，发展潜力巨大。我 国在发展海上风电上具备区域优势。从全球的海上风向来看，我国的海域处于日本暖流风 带中，其空气变化具有风速大、规律性强以及主导风向稳定等特点。而且海风风速大、风 功率密度高、风速稳定，可为大容量海上风机的输电提供稳定生产的基础，发电量是陆上 风电场的 1.4 倍。虽然我国沿海风能资源丰富，但由于海上风电相比陆上风电风险系数大、 技术难度高、价格成本昂贵，政策仍是我国目前推动海上风电发展的主要因素。

据全球风能理事会（GWEC）数据，2020 年全球海上风电累计装机容量超 3500 万千瓦， 相比 2019 年新增 600 万千瓦，其中我国海上风电新增装机超过 300 万千瓦。2020 年 和 2021 年为我国海上风电抢装潮，根据北极星电力网预测，“十四五”期间我国新增海上 风电规模超 3200 万千瓦，平均年新增海上风电装机 600 万千瓦以上。

自上而下测算 2020 年国内海上风电市场规模约为 540 亿元/年。江苏以北地区海上风电 建设成本约 17000 元/kW，福建及粤东地区海上风电建设成本约为 19000 元/kW。因此， 2020 年国内海上风电建设成本我们取平均值 18000 元/kW，2021 年与 2020 年同为抢 装年，行业供不应求，我们预计 2021 年海上风电建设成本维持在 18000 元/kW，2022 年 开始通过技术发展，建设成本预计每年减少 5%。综合评估，2020 年国内海上风电市场 规模约为 540 亿元/年，2021 年达到峰值 1440 亿元/年，2022 年到 2025 年市场规模 有所减小但仍保持在 800 亿元/年以上。

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海底电缆作为海上风电项目的重要构成，其需求受到海上风电市场增长的强力驱动。据北 极星电力网估计，海缆费用约占海上风电项目投资的 8%。因此，估计 2020 年国内海底 电缆市场规模约为 43 亿元/年，2021 年抢装潮中海底电缆市场规模约为 115 亿元/年， 2022 年到 2025 年间的市场规模在 70-80 亿元/年之间。

自下而上测算海底电缆 2020年市场规模约为 34 亿元/年，2021 年预计约为 90 亿元/ 年。从成本估计，35kV 的海缆单公里费用在 70 万到 150 万元每公里，220kV 海缆单 公里费用在 400 万元，35kV 海缆费用取均值为 110 万元每公里。2020 年和 2021 年 抢装年由于供需不平衡我们预计海缆费用保持不变，2022 年开始通过技术发展，预计建设成本每年减少 5%。35kV的海缆一般为集电线路，用于连接海上风力机组并汇总到升 压站，将电压升高，然后通过高压送出海缆（通常为 220kV ）传输到岸上集控中心。

目前我国已核准的海上风电多为近海项目，离岸距离小于 50 千米，装机容量 20 万千瓦~ 40 万千瓦。远海风电近两年也有显著发展，例如江苏大丰 H8-2 海上风电场中心离岸距 离 72 千米，中广核江苏如东 H8 海上风电场中心离岸距离 65 千米。考虑离岸距离为直线距离，考虑海水深度及掩埋需求，同时有些项目（如江苏启东 H3# 海上风电场项目） 要求两根 220kV 送出海缆，我们取连接海上风电升压站到岸的 220kV 送出海缆的平均 长度为 50 千米。综合估计我国 2020 年 220kV送出海缆市场规模为 20 亿元/年。

根据中国可再生能源学会风能专委会统计数据显示，截至 2018 年年底，中国在役海上风 电机组中，0.4 万 kW（4MW）机组最多，占比达 52.8%。随着技术革新，中国风电市场 近期又陆续推出了 6.25MW，7.25MW、8MW 以及 10MW 等海上机组。通过每年海上风 电新增装机量和平均单机容量（取 0.4 万 kW），我们可以算出每年新增风电机组数量。 参照江苏启东 H3# 海上风电场项目，工程计划 50 台单机，风电场区 35kV 海缆 为 85.14 千米，平均单机集电海缆约 1.7 千米。因此，估计我国 2020 年 35kV 机组间 海缆规模为 14 亿元/年。整体海底电缆 2020 年市场规模约为 34 亿元/年，2021 年预 超过 90 亿元/年。

综合两种测算路径并取平均值，我们推算 2021 年国内海底电缆市场规模约为 103 亿元/年，之后可保持在约 60 亿元/年以上。

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四、风险提示

1、市场竞争加剧的风险。伴随行业快速增长，行业内部竞争加剧，外来新进入者增加，可能出现价格竞争、技术人员竞争等现象。

2、使用新设备新技术初期成本增加的风险。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库官网】。

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