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AI算力爆发,数据中心电力供给迎“大考”

作者:记者 赵卉寒 来源:能源评论杂志 发布时间:2026-04-17 浏览:

数字储能网讯:数据中心庞大的算力需求和全年不间断运行的要求,对电力供应的连续性和可靠性提出了更高要求。

从1月马斯克在瑞士达沃斯论坛提出太空大数据中心的构想,到2月我国首个超3万卡规模的国产人工智能(AI)算力池——国家超算互联网核心节点在郑州正式上线,再到3月初开源AI智能体OpenClaw引爆全民“养虾”热潮,算力已然成为2026年最具热度的词汇。

当前,全球AI算力建设进入爆发期,大模型训练、自动驾驶、工业智联等场景的快速迭代,使算力需求呈指数级增长,而这也让数据中心对电力供应的稳定性、高效性和绿色低碳化提出了新的要求。

“算力的尽头是电力”已成为行业共识。同时,庞大的算力需求也形成了强劲的市场倒逼效应,推动相关电力设备向高端化、智能化和绿色化转型。

高密度算力时代,电力需求爆发

当前,我国大数据中心已迈入单机柜功率密度与算力密度双高并行的发展阶段。

中国信息通信研究院发布的《先进计算暨算力发展指数蓝皮书(2025年)》显示:截至2025年6月,全球计算设备算力总规模达4495EFlops(每秒浮点运算次数,1EFlops=1018 次/秒),同比大幅增长117%;智能算力占总算力的比例高达85%,成为算力增长的核心引擎。同期,我国计算设备算力总规模达962EFlops,占全球总量的21%左右,同比增速达73%;计算设备智能算力规模达782EFlops,同比增长96%,在我国总算力中的占比高达81%,凸显我国智能算力的强劲发展势头。

根据全球最大的AI模型聚合平台开放路由(OpenRouter)的数据,2月9日至15日,中国AI模型调用量达4.12万亿词元(Token),首次超过同期美国模型的2.94万亿词元。作为AI处理文本的基础单位,词元调用量相较于用户数量,更能客观、精准地衡量模型的实际使用强度、用户黏性及商业价值,这也从侧面充分印证了我国AI算力需求的旺盛程度。

而算力需求的爆发式增长,直接带动了电力消耗大幅攀升。

根据国际能源署(IEA)发布的《能源与人工智能》报告,2024年,数据中心约占全球电力需求的1.5%,即415太瓦时;预计到2030年,数据中心的用电量将增长一倍以上,达到约945太瓦时,将略高于日本目前的用电总量。而人工智能正是这一增长现象的主要驱动力,同时,其他数字服务的需求也在不断增长。IEA预计,美国在这一增长中所占份额最大,其次是中国。

对此,英伟达创始人黄仁勋就曾明确指出,AI的运行并非虚无缥缈的代码运算,而是一个极其实在的物理过程。他认为,我们生成的每一个词元,背后都是电子的移动、热量的产生与管理,是实实在在的能源转化为计算能力的结果。

从实际运行情况来看,单机柜功率密度的飙升,是数据中心用电量激增的主要原因之一。

国网电科院(南瑞集团)南瑞瑞腾副总经理牧军告诉记者,数据中心可分为通算中心、智算中心和超算中心。“国内存量的通用型数据中心单机柜(即一个标准服务器机柜)功率平均为4~8千瓦,占比较大;新建型通算数据中心功率已逐步提升至8~15千瓦。而面向AI大模型训练的智算中心则进入高密度阶段,单机柜功率普遍为20~60千瓦,且部分企业已实现规模化部署。超过100千瓦的超高功率机柜目前以试点为主,大规模商用仍处于起步阶段。”牧军说。

由此可见,智能算力已成为驱动电力增长的绝对主力。但与高密度、高算力的发展需求形成鲜明对比的是,以往数据中心的电力设备配置始终围绕中低算力密度需求构建。同时,在高密度算力背景下,数据中心的供电安全风险也大幅提升。

华为中国数字能源数据中心的相关负责人在接受媒体采访时表示,10兆瓦智算中心的算力密度相当于100个传统通算中心,一旦发生供电中断,每秒钟将造成数十万元的经济损失。相较于传统数据中心2分钟以内的故障响应时间要求,智算中心的故障响应时间需压缩至30秒,且故障影响半径扩大3倍,任何单点故障都可能引发整个算力集群瘫痪,这对供电的连续性、可靠性提出了极高要求。

摩根士丹利在2026年3月发布的报告中也指出,全球电力的供需矛盾将从“电力容量不足”转向“电力灵活性、响应速度不足”,传统电网无法适配AI推理负载的剧烈波动。

上述背景下,数据中心庞大的算力需求和全年不间断运行的要求,对电力供应的连续性和可靠性提出了更高要求。因此,相关电力设备在技术规范、功能配置与安全冗余等方面,也面临更为严苛和复杂的建设标准。

电力装备体系需全面重构

在AI算力爆发这一背景下,与数据中心相关的电力设备进入密集迭代周期。

今年1月,国内数据中心干式变压器市场占有率第一的龙头企业——海南金盘智能科技股份有限公司(以下简称“金盘科技”)在首届电气电子工程师学会电力与能源协会(IEEEPES)国际会议上,发布了其元神ONE系列固态变压器。据悉,该系列固态变压器可精准匹配最新一代AI数据中心对800伏高压直流供电系统的需求。也是凭借这一点,该公司成为国内唯一一家进入英伟达800伏生态系统的变压器生产企业。

2025年至今,杭州中恒电气股份有限公司、华为技术有限公司、北京四方继保自动化股份有限公司等国内外龙头电力装备企业密集推出了800伏高压直流(HVDC)供电系统、固态变压器(SST)、液冷温控、模块化智能配电等新一代产品,以适配智算中心单机柜的超高功率密度需求。

在供配电环节,变压器与供电架构无疑是最核心、最关键的设备与技术之一。特别是变压器,作为电力系统的“心脏”,直接决定着电网的输电效率、供电可靠性与电压质量。

牧军表示,在算力需求呈指数级增长的背景下,传统供配电架构已难以适配新型应用场景,亟需进行技术升级与体系重构。尤其是传统变压器搭配交流不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)等设备,存在转换层级多、系统损耗较高以及动态响应能力不足等问题。这类设备难以满足未来以图形处理器(GraphicsProcessingUnit,GPU)集群为代表的高密度算力负载对电力系统提出的严苛要求,包括毫秒级功率波动响应能力以及单机柜功率持续提升的供电支撑能力。

相较传统变压器,固态变压器以高频电力电子开关替代传统硅钢片与铜线,不仅能效更高,体积与重量更小,还能主动优化电能质量、实现电能双向传输,且兼具安全环保特性与智能调度能力。

特斯拉相关负责人曾明确指出,固态变压器的应用不是设备更替,而是通往能源互联网的入场券,是算力时代电力基础设施的底层重构。

市场规模的快速增长也印证了固态变压器的发展前景。根据中金企信咨询发布的数据,2025年全球固态变压器市场销售额达5.3亿美元,同比增长42.7%;中国市场销售额达12.6亿元人民币,同比增长87.3%,占全球市场份额的36.8%。

除了变压器的迭代,在算力爆发背景下,更底层的供电架构优化同样刻不容缓。与固态变压器适配性极高的,正是数据中心供电架构的优化方向——800伏高压直流供电架构,其也被黄仁勋认为是未来数据中心供电架构的核心演进方向。

所谓800伏高压直流供电,即把传统数据中心或机房的交流电换成800伏高压直流电,无须经过多次交直流转换,便可直接为服务器、AI机柜提供稳定的电流。

华为数据中心能源及关键供电产品线副总裁阳必飞曾在公开场合表示,当单柜功率密度超过300千瓦,供电模式将从交流转向直流,并向800伏高压直流甚至更高电压等级演进。

当下,800伏高压直流供电架构已成为行业公认的关键技术方向,并已有不少应用案例。例如,万国数据重庆水土数据中心已应用为光能源推出的“羲和5000”固态变压器,实现了10千伏直供800伏直流供电;“东数西算”枢纽节点贵安数据中心集群一期项目搭载了由中国西电研发的2.4兆瓦固态变压器,供电效率超97.5%;甘肃庆阳绿电聚合直供数据中心采用了特变电工升压站及输变电总包方案,配套固态变压器与储能系统,实现了电源使用效率(PowerUsageEffectiveness,PUE)降至1.2以下。

政策与市场双轮驱动,产业链进入景气周期

当算力成为衡量科技实力的新标准,电力设备企业迎来了黄金发展期。

近期,电力设备板块表现强势。截至2026年3月25日收盘,中证电网设备主题指数(931994)一年累计涨幅超过87.05%。从个股来看,设备龙头企业的表现均较为亮眼。其中,中国西电、特变电工、伊戈尔、正泰电器近一年的涨幅分别为148.88%、137.47%、102.3%和50.29%。其中,金盘科技2025年年报显示,其在人工智能数据中心(AIDC)及互联网数据中心(IDC)等数据中心领域实现销售收入13.37亿元,同比涨幅达196.78%,成为驱动公司业绩增长的强劲引擎。

从产销订单量来看,截至2026年3月,电力设备行业整体订单处于高饱和状态,头部企业在手订单规模普遍突破百亿元。许继电气、特变电工、国电南瑞、思源电气、中国西电等龙头企业排产计划已覆盖至2027年。

除了上述设备集成商,本轮算力爆发还沿产业链向上传导,有力拉动了以碳化硅(SiC)功率器件、高频软磁材料、薄膜电容为代表的电力电子核心上游零部件企业的发展。

碳化硅器件领域龙头企业天岳先进的招股书显示,2022年至2024年及2025年前三个月,该公司碳化硅衬底销售收入分别为3.26亿元、10.86亿元、14.74亿元和3.29亿元;同期总产能分别为7.5万片、27万片、42万片和10.56万片,产能利用率分别达94.7%、97.0%、97.6%和79.8%。变压器分接开关龙头企业华明装备2025年年报显示,2025年该公司电力设备业务实现营业收入21.02亿元,同比增长16.05%,其中电力设备直接、间接出口实现营业收入7.14亿元,同比增长47.37%。

上述电力设备产业链高景气表现的核心驱动力,来自新型电力系统建设、AI算力供电刚性需求及海外电网升级改造三大领域。而电力设备产业链相关企业能从幕后走向行业“C位”,除了自身技术实力过硬,更离不开国家顶层设计的战略引导与产业的系统性布局。

在今年的《政府工作报告》中,算力首次被纳入重点工作部署。报告中明确:要深化拓展“人工智能+”,促进新一代智能终端和智能体加快推广,推动重点行业领域人工智能商业化规模化应用;实施超大规模智算集群、算电协同等新基建工程,加强全国一体化算力监测调度,支持公共云发展。

事实上,近年来我国已陆续出台多项政策文件,为算力与电力协同发展指明了方向。例如,2023年印发的《关于深入实施“东数西算”工程加快构建全国一体化算力网的实施意见》,首次提出算力电力双向协同机制,明确探索分布式新能源参与绿电交易,提升数据中心集群电力供给便利度,充分利用数据中心闲时电力资源,降低用电损耗及算力成本。2024年出台的《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》进一步设定目标,明确到2025年底初步形成算力电力双向协同机制,国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%;在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十五个五年规划纲要》中,国家再次作出部署,提出有序建设算力设施,推进算力资源规模化、集约化、绿色化、普惠化发展,并强调推动绿色电力与算力协同布局。

从顶层设计的定调到市场需求的爆发,不难看出,我国电力设备行业正站在算力革命与新型电力系统建设的双重风口。未来,随着算电协同深度推进、AI算力基础设施持续扩容,电力设备行业将持续发力,成为支撑数字经济与能源转型的关键力量。

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关键字:智能算力

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