计算机行业新型智算中心改造系列报告二：拉动全球电力消耗增长液冷渗透率快速提升-240704（58页）.pdf

1、请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容证券研究报告证券研究报告|2022024 4年年7 7月月4 4日日新型智算中心改造系列报告新型智算中心改造系列报告二：二：拉动全球电力消耗增长，液冷渗透率快速提升拉动全球电力消耗增长，液冷渗透率快速提升行业行业研究研究 行业专题行业专题 计算机计算机 人工智能人工智能投资评级：投资评级：优于大市（维持评级）优于大市（维持评级）证券分析师：熊莉021-S0980519030002联系人：艾宪0755-请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容摘要摘要能源测：智算中心电力消耗测算。能源测：智算中心电力消耗测算。1 1）单）单PODPOD功率：功率：以

2、目前最常用的英伟达DGX H100计算集群（POD）为例，单POD（127节点）功率合计为1411.176kw，其中计算部分占比最高（为89.83%,即DGX H100服务器)，其次为计算用交换机（为5.72%）；2 2）单位算力能耗模型：）单位算力能耗模型：以英伟达DGX H100服务器为例，假设利用率为80%，PUE为1.25，可知单台服务器对应智算中心功率消耗为11，112w，对应年度用电量为97,338KWh；TF32下单位petaFLOPS算力对应智算中心年度用电量为12，167 Kwh，FP16下单位petaFLOPS算力对应智算中心年度用电量为6，084 Kwh；3 3）对全球电

3、力影响）对全球电力影响：根据华为GIV发布的智能世界2030预测，预计2030年全球AI算力将超过105ZFLOPS（FP16），对应每年638.82太瓦时用电量，以22年为基年，额外带来2.4%的全球用电增量。供电侧：多种配电方案并存供电侧：多种配电方案并存。目前主流的供电方案包括交流UPS架构、高压直流架构、机架式直流架构，智能算力（单一服务器加装8张GPU算力卡）带来高功率需求，对供电侧零部件提出更高要求。冷却冷却侧：液冷将替代传统风冷方案侧：液冷将替代传统风冷方案。1 1）国内液冷渗透率将进入加速期）国内液冷渗透率将进入加速期：AI算力芯片功率持续提升，设备功率密度接近风冷极限，同时叠

4、加智算中心PUE考核趋紧，24年国内液冷渗透率将进入加速期；2 2）液冷市场规模快速增长）液冷市场规模快速增长：据中商产业研究院披露数据，预计24年中国液冷服务器市场规模将达到201亿人民币，预计27年将增长至682亿人民币，对应24-27年CAGR为50.3%，市场规模快速增长。投资建议投资建议：随着中国智能人工智能算力的快速发展，将拉动全社会用电量的增长；根据我们测算，FP16精度下智算中心单PetaFLOPS算力对应1年耗电量为6,084Kwh（以英伟达DGX H100服务器为例），若替换成国产算力芯片，单PetaFLOPS耗电量仍将提升（受制于芯片制程）；同时，智能算力（单一服务器加装

5、8张GPU算力卡）带来高功率需求，对配电侧提出更高要求，建议关注虚拟电厂和配网侧方向，重点关注朗新集团、国网信通。风险提示风险提示：宏观经济波动、互联网及运营商资本开支不及预期、美国继续收缩对华算力芯片出口政策、国产算力卡研发进展不及预期险等。请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容能源侧：智算中心电力消耗测算0101供电侧：多种配电方案并存0202目录目录冷却侧：液冷将替代传统风冷方案0303案例研究：新型绿色智算中心分析0404投资建议及风险提示0505请务必阅读正文之后的免责声明及其项下所有内容智算中心：服务器机柜内外组成结构智算中心：服务器机柜内外组成结构服务器机柜内：服务器机柜内

6、：主要包括GPU、CPU、内存（RAM）、硬盘（Hard Drive）、网络交换机（Network Switch）、配电单元（PDU）等；服务器机柜外服务器机柜外：主要包括供电系统（功率转化器、功率分配器等）、冷却系统（制冷机、冷却塔、气/水分配系统）、安全及监控系统、网络系统（连接件）等。图1：服务器机柜内主要包括CPU、GPU、存储、硬盘、交换机、电源分配单元资料来源：Konstantin等著-Compute at Scale-A broad investigation into the data center industry-ArXiV（2023）-P5，国信证券经济研究所整理图2：服