idc市场趋势（关注第三方服务商和上游产业链机会）

idc市场趋势（关注第三方服务商和上游产业链机会）目前在 IDC 行业内应用最为广泛的供配电系统方案为 AC UPS 方案和 HVDC 方案：AC UPS 方案主要由整流器、电池组、逆变器、静态开关等组成，市电正 常时通过整流器将交流市电转变为直流电，既可为电池组充电，也可通过逆变 器输出纯净的交流电，为 IT 设备提供电能；市电异常或中断时，电池组提供 直流电，通过逆变器转化为交流电为 IT 设备提供电能。HVDC 方案主要由交流 配电屏、整流屏、电池组和直流配电屏等组成，市电通过整流屏转换为高压直 流电，再通过直流配电屏将直流电输送给 IT 设备，并给电池组充电；当市电 异常或中断时，可通过电池组为 IT 设备提供正常的高压直流电，使设备保持 正常工作。IDC 内部 IT 设备储存了大量的用户数据，并且随时会面临数据的储存、运 算和调研，安全可靠、不间断的供配电系统是 IDC 正常运营的重要保障。在我 国出台的《电子信息系统机房设计规

国内云计算厂商自建 IDC 起步较晚，白盒化设备渗透率有待提升。国内的 IDC 市场份额目前还是集中于电信运营商和第三方 IDC 服务商，互联网和云计 算厂商起步较晚，近年来随着自身业务规模的扩大和云计算需求日益旺盛，国 内的云计算厂商也开始大力投入 IDC 建设，未来有望成为国内建设 IDC 资源的 主力。以阿里为例，截至今年七月，阿里云在全国已经建成 5 大超大规模数据 中心，并且在服务器方面基本实现白盒化（神龙云服务器），交换机方面也已 部分实现白盒化的部署。从阿里云的发展路线来看，国内云计算厂商预计将延 续北美云计算巨头的发展方向，自建 IDC 和使用白盒化设备的比例都将提升。

从国内交换机市场的竞争格局来看，华为和新华三常年占据大多数份额， 2018 年二者的市占率合计约为 73%，第三、四名分别为思科和锐捷网络。 2019-2020 年 ， 根 据 锐 捷 网 络 官 网 援 引 的 IDC 数 据 显 示 ， 锐 捷 网 络 2019Q1-2020Q1连续5个季度市场份额增速第一，并且在国内市场超越了思科， 市占率到达第三位，成长势头迅猛。目前来看，锐捷网络在国内的白盒交换机 领域还没有强有力的竞争者，在国内 IDC 行业白盒设备渗透率提升的过程中， 有望持续受益成为中国版的 Arista。

4.规模持续扩张趋势下关注 IDC 节能升级方案

4.1.供配电系统和制冷系统是 IDC 节能的关键

前文提到 IDC 属于高能耗产业，其快速发展推动耗电量增速近年来维持在 高位，虽然目前高效能、低 PUE 的大型化、集约化 IDC 占比持续提升，但由于 云计算和移动网络发展带来的 IDC 需求持续旺盛，预计未来几年 IDC 耗电量增 速依然将处于较高水平，并且占全社会用电量的比重也将持续上升。根据中国 产业信息网的预测数据，预计未来 5 年国内 IDC 耗电量复合增速超过 14%，2025 年 IDC 耗电量占全社会用电量比重将由 2020 的 2.7%升至 4.1%。为了 IDC 的成 本控制和实现国家的碳达峰、碳中和的战略目标，采用更为节能的建设方案成 为目前 IDC 产业升级改造的重点方向。

根据《中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》中提供的数据，目 前 IDC 的能耗主要来自于 IT 设备、制冷系统、供配电系统及照明系统，其中 IT 设备占总能耗的比重为 40%，制冷系统和供配电系统占到 IDC 总能耗的 50%。IT 设备主要为服务器、交换机等设备，负责数据的处理、储存和传输等工作， 整体的功耗和性能成正比，为了保障 IDC 的算力，IT 设备部分功耗难以降低。 因此，制冷系统和供配电系统的功耗控制成为 IDC 节能的主要努力方向，也是 降低 IDC 整体 PUE 的关键。

4.2.巴拿马电源系统作为供配电方案优势显著

IDC 内部 IT 设备储存了大量的用户数据，并且随时会面临数据的储存、运 算和调研，安全可靠、不间断的供配电系统是 IDC 正常运营的重要保障。在我 国出台的《电子信息系统机房设计规范》中也重点指出，数据中心应采用双路 供电并配置 UPS（不间断电源系统），在发电系统和用电容量上也需要做到冗余 配置。

目前在 IDC 行业内应用最为广泛的供配电系统方案为 AC UPS 方案和 HVDC 方案：AC UPS 方案主要由整流器、电池组、逆变器、静态开关等组成，市电正 常时通过整流器将交流市电转变为直流电，既可为电池组充电，也可通过逆变 器输出纯净的交流电，为 IT 设备提供电能；市电异常或中断时，电池组提供 直流电，通过逆变器转化为交流电为 IT 设备提供电能。HVDC 方案主要由交流 配电屏、整流屏、电池组和直流配电屏等组成，市电通过整流屏转换为高压直 流电，再通过直流配电屏将直流电输送给 IT 设备，并给电池组充电；当市电 异常或中断时，可通过电池组为 IT 设备提供正常的高压直流电，使设备保持 正常工作。

通过两种方案的过程对比可以发现，由于大部分 IT 设备都需要直流电源 供电，使用 AC UPS 方案进行供电的话存在两次交流整流为直流和一次直流逆 变为交流的过程，每一次转换都会存在能量的损失，系统效率下降较多。而使 用 HVDC 方案只通过一次整流将交流电源整流为直流电源进行供电，和 AC UPS 方案相比减少了 2 次转换，提升了系统效率。根据《数据中心白皮书（2018）》 中的数据显示，采用“HVDC 市电直供”相结合的模式，供电效率可提升至 94%-95%，若采用 HVDC 离线模式，其供电效率可提升至 97%以上，目前 HVDC 已 在 BAT 等大型互联网公司得到了广泛应用。

但随着 IDC 建设朝着大型化、集约化的趋势发展，单个 IDC 对电力容量需 求也越来越大，需要提高供电的电压来满足电力容量需求，这种情况下使用 HVDC 方案需要通过增加降压变压器将中高压电源降压，再由 HVDC 为 IT 设备供 电，变压器在降压的过程中也会造成能量的损失，将降压和整流部分合二为一 成为提升系统效率的又一个方向。阿里联合中恒电气和台达于 2019 年 11 月推 出的巴拿马电源方案完成了这一构想，彻底颠覆传统的从市电到终端设备之间 多级转换分配的架构。

巴拿马电源方案推动了 IDC 供配电技术向着预制化、一体化的方向快速迭 代，该项技术重新定义了 10kV 到 240V 的供电链路，提出最高 2.5MW、一体化、 模块化、高效、高可靠直流不间断电源，省去传统低压配电环节，采用第三代 半导体技术大幅度优化电源内部结构，实现了变配电设备的高度集成化，提升 了系统的效率，减少了 IDC 供配电系统的设计和施工难度，并且减少了使用面 积，可以使 IDC 的机柜密度得到提升。阿里巴巴数据中心基础架构高级专家刘 水旺表示，与传统 IDC 供电方案相比，10kV 到 240V 的配电链路投资成本较传 统方式下降 40%以上，功率模块效率达 98.5%，安装空间可减少一半。目前阿 里在浙江、江苏和内蒙的部分 IDC 已经成功应用了巴拿马电源方案。

参考光环新网在最近的公告中披露的数据，供配电系统在 IDC 的建设成本 中占比接近 45%，巴拿马电源方案对降低 IDC 建设成本方面将起到较大作用。 此外，由于供配电系统效率的提升，巴拿马电源方案有望推动 IDC 的能耗和 PUE 水平同步降低，在 IDC 规模持续扩张，并且呈现大型化、集约化的趋势下，我 们认为巴拿马电源方案将成为理想的供配电解决方案，未来市场前景广阔。

4.3.液冷散热方案有望成为主流

随着 5G 和云计算带来的数据量爆发式增长，大量的储存空间和算力需求 需要海量的服务器来支撑，但由于 IDC 的高能耗属性，目前新建和改造项目的 审批趋严，增加单机柜功率密度成为解决 IDC 规模受限情况下满足持续增长的 算力需求的关键方向。根据 Colocation America 预测的数据，今年全球 IDC 单机柜平均功率将达到 16.5kW，到 2025 年时，赛迪顾问预测全球 IDC 单机柜 的平均功率将达到 25kW。另一方面，根据摩尔定律的发展，芯片的升级也带来 了芯片温度的提升，在密度与性能的双重提升下，服务器的散热问题面临着前 所未有的挑战。目前在 IDC 中广泛使用的散热技术为风冷技术，但风冷系统的 热交换效率低，能耗较高，占据 IDC 整体能耗的约 40%，已经无法满足日益增 长的散热和能效需求，液冷技术逐渐成为关注的重点。信通院云计算与大数据 研究所所长何宝宏博士表示，和风冷技术相比，液体热传导能力是空气的 25 倍，同体积液体带走热量是空气的近 3000 倍，在同等散热水平时，液冷系统 比风冷系统节省电量 30%-50%。

结合液冷技术的特点，我们认为将其作为数据中心的散热方案具备三方面 优势：（1）液冷技术的高效制冷效果能够有效提升数据中心服务器的效率和稳 定性，可以在单位空间内布置更多的服务器，提高数据中心的运算效率，同时 大幅降低散热所需的能耗；（2）液冷技术使用的循环系统比风冷技术的空调系 统噪声更小，建设成本更低，能够为数据中心降本、降噪；（3）液体的比热容 稳定，散热效果不受海拔和气压影响，保证数据中心在高海拔地区的散热效果。 综合来看，液冷数据中心效率高、成本低、效果稳定，有望成为未来数据中心 散热系统发展的重要方向。

目前主流的液冷技术可以分为间接冷却和直接冷却两种，间接冷却的代表 技术为冷板式，也是最早出现的液冷技术，广泛应用于高性能桌面 PC 的内部 散热，近年来也应用服务器散热；直接冷却的代表技术为浸没式和喷淋式，是 主要针对数据中心的散热方式，浸没式目前较为成熟，喷淋式为较新的技术。 它们的特点和简单原理图如下

海外厂商在数据中心液冷技术方面起步较早，2012 年英特尔和液冷设备厂 商 Green Revolution Cooling 就共同进行了浸没式液冷方面的尝试，将服务器浸入到矿物油中，通过热交换机保持油液的低温，通过为期一年的测试发现 使用矿物油冷却系统能够将数据中心 PUE 降至 1.02-1.03，充分验证了浸没式 液冷在节能降耗方面的优异表现。在英特尔之后，微软、IBM、HPE、谷歌、 Facebook 等厂商也纷纷在数据中心的液冷技术领域展开布局。谷歌在 2018 年 的 I/O 开发者大会上宣布首次在其数据中心内采用液冷技术，并表示今后其数 据中心的散热方式将向液冷技术转变。

国内方面，阿里巴巴是较早开始探索数据中心液冷技术的厂商，2016 年推 出了全球首台浸没式液冷服务器，2018 年 7 月建成了全球互联网行业首个液冷 服务器集群，并在冬奥云数据中心进行了部署。今年 1 月阿里宣布将“浸没式 液冷数据中心技术规范”向全社会开放，规范涵盖了设计、施工、部署、运维 等各个环节，使数据中心能够通过一体化设计降低部署成本、提升稳定性，走 上高效、清洁、集约的绿色发展道路，9 月，阿里在杭州的首座超级数据中心 正式投入使用，是全球目前规模最大的全浸没液冷数据中心，PUE 低至 1.09， 为国内数据中心液冷技术的发展和应用积累了宝贵经验。据阿里云 IDC 研发事 业部总经理表示，未来阿里云还将在全国建立 10 座以上的绿色超级数据中心， 支持新基建发展。除了阿里之外，腾讯、华为等云计算巨头也在推动液冷技术 的应用，还有中科曙光、浪潮信息等服务器厂商，英维克、佳力图等温控厂商 也在加紧布局。在绿色化发展已经成为全社会共识的趋势下，能耗方面有显著 优势的液冷数据中心有望迎来爆发期。根据《中国液冷数据中心发展白皮书》 中的预测数据，到 2025 年，中国液冷数据中心的市场规模将超过千亿元，市 场前景广阔。

5.重点企业分析（略）

5.1.光环新网

5.2.浪潮信息

5.3.星网锐捷

5.4.中恒电气

5.5.英维克

……

（报告观点属于原作者，仅供参考。报告出品方/作者：东方财富证券，危鹏华）

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