国海证券AI算力报告详细拆解了数据中心的电源架构。数据中心供配电系统从电源线路进用户起经过高/低压供配电设备到负载，主要包括高压变配电系统、柴油发电机系统、ATSE自动转换开关、UPS/HVDC不间断电源、列头配电系统和机架配电系统等层次。UPS与HVDC并行发展，HVDC功率变换环节更少、效率和可靠性更高。柴发作为IDC备电系统核心，2023年全球市场1658亿美元。AC/DC电源（PSU）功率正从3kW向12kW演进，以匹配AI芯片功耗的持续攀升。

数据中心IT设备供电主要包括UPS和HVDC两种方式。传统UPS（交流不间断电源）是当前为IT设备供电的主要方式，电池电能经DC/DC适配器转换至UPS内部直流母线，再经逆变环节转变为交流电为后端IT设备供电。HVDC（高压直流）供电技术经过多年发展，已获得运营商认可与采用，形成HVDC与UPS并存的局面。HVDC通过标称电压为DC240V或DC336V的输出母线直接为下游IT设备供电，并在直流母线上接入电池作为备用电源。在电池充放电管理过程中，HVDC功率变换环节更少，效率可达97%以上，相较传统UPS的94-95%有显著优势。不同负载下HVDC效率均高于UPS，每年可节省可观的电力损耗。

柴油发电机组是IDC备电系统的核心机组，由发动机、发电机和控制系统组成。柴油发电机组被视为备用和应急电源的最佳形式之一，可靠性高、启动快、供电平稳。2023年全球柴油发电机组收入约为1658.68亿美元，同比增长10.47%。市场竞争格局方面，第一梯队为康明斯、MTU、卡特彼勒等国际巨头，多为整机和主要部件厂家，性能较强、价格较高，服务高端客户；第二梯队包含国产原装和OEM厂商如潍柴、玉柴、泰豪、科泰等，价格较低，服务中高端市场；第三梯队为本土中小型组装厂，主要针对低端民用市场。数据中心柴发需求主要受备电容量和冗余配置驱动，高功率密度趋势下柴发配置要求同步提升。

AC/DC电源嵌在服务器机架上，起降压与整流作用。AC/DC电源根据可负载瓦数、能源转化率、材料等区分。功率方面，服务器电源功率正从3kW向12kW演进；能源转化率方面，80 PLUS Titanium标准要求电源在230V输入下，在10%负载下效率90%、50%负载下效率96%、100%负载下效率91%；材料方面，业界正从传统Si转向SiC和GaN宽带隙材料。DC/DC电源集成在服务器内部基板，对电流进行二次降压，将中间总线电压（12V/48V）降至芯片工作电压（1V以下）。DC/DC电源嵌入在芯片模组上，竖直供电为未来趋势。电源功率的提升对DC/DC的转换效率和功率密度同样提出更高要求。

表：数据中心电源架构层次

层次	主要设备	功能
市电接入	高压变配电系统	将10kV/35kV市电转换为低压
备用电源	柴油发电机系统	市电中断时提供后备电力
不间断电源	UPS/HVDC系统	提供不间断、高质量电力
机架配电	列头配电系统	分配电力至各机柜
服务器电源	AC/DC（PSU）	降压整流，将交流转为直流
板级电源	DC/DC	二次降压至芯片工作电压

中国UPS市场规模从2013年约50亿元增长至2025年预计超130亿元，复合增长率约10%。大功率UPS（≥100kVA）占比持续提升，高端化趋势显著。2023年中国UPS行业竞争格局中，科华数据、华为、维谛、山特等品牌占据主要市场份额。科华数据稳居国内UPS市场第一，华为在模块化UPS领域优势显著。随着国内数据中心建设加速和单机柜功率提升，大功率、高效率、模块化UPS需求持续增长。国产UPS品牌在大功率市场正持续追赶，国产替代空间不断扩大。