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算力革命下的UPS战争:从“两科一华”到全球竞合 产业家AI

算力革命下的UPS战争:从“两科一华”到全球竞合 产业家AI

  电池组连环爆燃,柴油发电机被故障设备物理阻断,工程师不得不用消防斧劈开供电母排实施物理旁路。

  这场持续6小时10分钟的中断,让20余项云服务陷入瘫痪,直接暴露了现代数据中心“黄金三分钟”电力冗余机制的致命缺陷。

  这不是孤立的灾难。3月14日凌晨,新加坡菜市路数据中心火灾中,锂离子电池储能系统的3000℃爆燃火焰让行业再添一丝忧虑。

  据OpenAI内部多个方面数据显示,AI算力需求每18个月翻番,而行业龙头施耐德电气供电系统的功率密度年增速仅14%。

  这种“剪刀差”让全球数据中心陷入一场静默的能源战争:GPU跑得太快,供电系统的安全和效率在背后追。

  传统型UPS像一名“稳重的守夜人”、平时默默守在角落,市电正常时几乎“隐身”,只在停电时启动,提供基础电力保障。

  类似家用应急灯——亮度有限但够用,应对短时断电足够,但若停电时间过长(电池耗尽),可能“力不从心。

  比如英伟达H100 GPU的350W功耗看似温和,但当2048块芯片组成训练集群时,单机柜峰值功耗达87kW。更残酷的是,英伟达最新发布的B200 GPU功耗这一数值来到了130kW,增加了40%。

  如果只是要加容量,那倒也简单,加更大更多的电池组就行了,但是AI芯片、尤其是AI芯片进行模型训练时的峰值功率也远大于传统数据中心,这就从另一方面代表着断电瞬间,UPS还要能提供的微秒级别的响应、以及极高的功率输出。

  简单说,这个“守夜人”,不仅要“长肉”(加容量),还要“长力气”(提功率)。

  同时,还要提升功率密度和单位体积内的包含的能量、提升能源输出效率,毕竟数据中心空间紧凑,也没那么多空间来给UPS设备占地方。

  从市场增速的预测,我们大家可以窥到电力需求量开始上涨之迅速。根据贝哲斯咨询,2024年全球不间断电源(UPS)市场规模为88亿美元,预计到2032年将达到约133亿美元。

  施耐德电气技术白皮书也指出,传统UPS的功率密度提升曲线与AI算力需求存在18-24个月的技术代差。

  UPS的创新大多分布在在提高效率和稳定能力两个板块上,发展趋势为模块化、集成化。

  主要原因主要在于传统UPS的“刚性架构”已难以应对AI数据中心的需求:指数级增长的功率密度,又要保障毫秒级电力切换的稳定性。

  可以看到这些创新目前依旧不敢太大胆,还是在跟着市场刚需后面走。作为数据中心电力保障的UPS,需要稳定、高效、安全的性能。

  这台占地不到仅1.8平方米的设备,能支撑1.6MW功率密度,并通过AI算法预测电力波动,提前24小时调整制冷系统。

  联合制定供电标准:Vertiv与英伟达共同设计GPU服务器液冷接口协议,其他厂商若想兼容必须支付专利费。

  订阅制服务:推出“按GPU利用率计费”模式,将硬件销售变为持续服务,毛利率从35%拉升至42%。

  施耐德则祭出另一套武器。其Galaxy V系列UPS通过“E变换”模式将效率提升至99%,并参与电网调频服务,单个数据中心年省电费超千万元。

  更关键的是,施耐德利用在欧洲的电网运营数据,训练出精准的负载预测模型,故障响应速度比本土厂商更快。

  即便vertiv与英伟达深度绑定,UPS市场占有率常年位列全球前三,但在中国市场情况则截然不同。

  面对Vertiv、施耐德等海外巨头对高端市场的垄断,中国UPS厂商选择了一条迂回路线:

  以垂直行业定制化方案换市场,用性价比优势抢份额,其中的代表,正是“两科一华”。

  “两科一华”是国内UPS(不间断电源)行业对三家头部企业的统称,具体指科华数据、科士达和华为。

  除了“两科一华”外,鲜有人知的是vertiv也具备中国基因,且是华为一脉。

  2000年的深圳,华为还是一家埋头研发程控交换机的青涩企业,却做出一笔震惊业界的交易:将旗下华为电气(后更名安圣电气)以7.5亿美元卖给美国工业巨头艾默生。

  这场“蛇吞象”的买卖背后,藏着艾默生对中国市场的野心——借华为电气的渠道和团队,艾默生网络能源迅速卡位通信电源市场,巅峰时期占据国内基站电源70%份额。

  命运的齿轮却在2017年悄然转动。艾默生宣布将网络能源业务拆分独立,新生的Vertiv就此但是,如今成为全世界UPS头部企业之一。

  可谁也没想到,当年卖掉电源业务的华为,会在20年后以“复仇者”姿态杀回战场。

  2023年,科华数据和华为以15.6%、14.2%的市场占比拿下中国市场的第一、二名。

  科华数据的崛起堪称典型案例。在腾讯天津数据中心,其浸没式液冷方案将机柜功率密度推至100kW,PUE(能耗比)压到1.15以下,比传统风冷更节能。

  背后的技术密码是“液冷+高压直流(HVDC)”组合,通过减少电力模块数量,将能量转换损耗降低。

  HVDC是UPS的一个替代方案,因HVDC采用直流方式供电,减少了系统内部转换环节,提升了能源转换效率并降低了潜在故障率。

  这一方案让科华数据拿下国内超算中心40%的HVDC市场占有率。但代价同样明显,为适配腾讯、阿里等大客户的不一样的需求,其供应链必须高度柔性化,甚至需要为单一客户重建产线。

  而科华的UPS主要以模块化为主,以及搭配自主研发的锂电系统。这一组合不仅以超高的性价比和场景适配性抢占中小型项目市场,还匹配海外超大规模数据中心的绿色化改造需求。

  科士达则选择了一条更务实的路径。当同行扎堆数据中心红海时,它用磷酸铁锂UPS攻占通信基站市场。相比铅酸电池,其方案体积缩小60%,循环生命长达10年。

  凭借这一优势,科士达在东南亚“一带一路”通信基站中市占率超30%。从2021年的12%,提升到2023年的38%,海外订单增速达70%。

  但隐患在于,过度依赖运营商集导致定价权丧失,在泰国AIS、越南VNPT等大客户招标中,科士达2024年中标价较2023年下降18%。

  雄韬股份的突围则给咱们提供了另一种视野,最早供海外数据中心铅酸,如今锂电在海外持续加速。25年海外订单扩展较快,自年初以来新增订单20亿,新签1.8GWH订单。

  系出同源的两科一华、以及跟随他们的供应商,都让国际巨头不得不重新校准技术护城河的边界。

  除此之外,政策与技术的双重拐点,正把UPS的发展引向新领域:储能型UPS与峰谷套利模式。

  传统铅酸电池UPS的备电方案通常配置15分钟-1小时,但实际运行中,铅酸电池有70%~90%以上容量和循环寿命处于闲置状态。

  铅酸电池的物理限制被锂电长寿命、高循环特性突破,数据中心不仅能保障电力安全,还能通过电价差降低运营成本。

  华为的“算电协同”方案是典型代表。其系统通过调度算法将夜间算力任务占比提升,并利用谷电差价成本。

  更颠覆性的变量来自技术底层。华为正在测试自研碳化硅(SiC)功率模块,目标将供电损耗再降50%,预计2025年量产。

  一旦成功,其“光储直柔”方案可能绕过传统UPS架构,直接冲击施耐德的Galaxy V系列。

  华为“光储直柔”通过技术融合(光伏+储能+直流+AI)和材料创新(碳化硅)双重突破,其核心是通过光伏发电、储能、直流配电和柔性调控的深层次地融合,实现高效、灵活、低碳的电力管理。

  此外,台达的DPH系列模块化UPS已通过能量回收模式,在2023年亚太市场500kVA以上UPS出货中,其市占率约为12%%。

  技术层面,华为“算电协同”最大化利用谷电差价。而台达的模块化UPS在亚太高端市场持续扩张,印证了灵活架构的趋势。

  传统铅酸电池仅能支撑短时断电,而储能型UPS通过锂电替代和峰谷套利,将备用电源变成省电工具。

  可以明显看出一个变化,全球UPS行业正在从“被动备电”转向“主动创收”。

  今年宁德时代赴港上市的招股书上,明确的提出数据中心将会是储能的第三增长曲线,正是看到了这一领域的深刻变化。

  如果锂电池在数据中心部署的安全性能获得保证,这将成为储能行业陷入泥潭2年后,看到最珍贵的增量市场: