先进制造行业周报：AIGC助推，数据中心液冷渗透迎来加速

AIGC助推，数据中心液冷渗透迎来加速 行业评级：增持 分析师：邹润芳 证券执业证书号：S0640521040001 研究助理：闫智 证券执业证书号：S0640122070030 分析师：卢正羽 证券执业证书号：S0640521060001 行业报告：先进制造行业周报 2023年4月23日 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 股市有风险入市需谨慎 重点推荐：航锦科技、华中数控、协鑫能科、双良节能、天融信、超图软件、纽威股份、天通股份、西子洁能、捷佳伟创、天准科技 核心个股组合：航锦科技、华中数控、协鑫能科、双良节能、纽威股份、华伍股份、西子洁能、联赢激光、骄成超声、奥特维、罗博特科、高测股份、宇晶股份、先导智能、杭可科技、星云股份、捷佳伟创、科威尔、绿的谐波、埃斯顿 本周专题研究：当前AI正处于时史上最长繁荣大周期，据IDC预计，2021-2026年，我国智能算力规模年复合增速达52.3%，随之将带来数据中心单机功率密度提升与能耗攀升，传统的风冷已无法满足日益增长的散热需求，液冷技术重要性进一步凸显。据《中国液冷数据中心发展白皮书》，预计到2025年，我国液冷数据中心市场规模超过1200亿元。液冷技术根据接触方式可分为冷板式、浸没式、喷淋式，其中冷板式方案成熟、主要应用于一般高密度数据中心，浸没式散热效率更高、噪音低、功率密度更低，主要应用于超高密度数据中心。目前主要厂商在液冷技术和产品方面还处于实验研究或初步应用阶段，市场中还未形成较强的龙头厂商，市场竞争格局未定。当前时点，AIGC应用落地将加速液冷技术渗透率提升，重点关注相关布局企业，如英维克、申菱环境、高澜股份、同飞股份、协鑫能科等。 重点跟踪行业： 锂电设备，全球产能周期共振，预计21-25年年均需求超千亿，国内设备公司优势明显，全面看好具备技术、产品和规模优势的一二线龙头； 光伏设备，设备迭代升级推动产业链降本，HJT渗透率快速提升，同时光伏原材料价格下降有望刺激下游需求，看好电池片、组件设备龙头； 换电，2025年换电站运营空间有望达到1357.55亿元，换电站运营是换电领域市场空间最大的环节，看好换电站运营企业； 储能，储能是构建新型电网的必备基础，政策利好落地，发电、用户侧推动行业景气度提升，看好电池、逆变器、集成等环节龙头公司； 半导体设备，预计2030年行业需求达1400亿美元，中国大陆占比提高但国产化率仍低，看好平台型公司和国产替代有望快速突破的环节； 自动化，下游应用领域广泛的工业耗材，市场规模在400亿左右，预计2026年达557亿元，看好受益于集中度提高和进口替代的行业龙头； 氢能源，绿氢符合碳中和要求，光伏和风电快速发展为光伏制氢和风电制氢奠定基础，看好具备绿氢产业链一体化优势的龙头公司； 工程机械，强者恒强，建议关注行业龙头，看好具备产品、规模和成本优势的整机和零部件公司。 AIGC加速算力井喷式增长。当前AI正处于时史上最长繁荣大周期，我们认为在ScalingLaw的框架下，只要追加数据与算力，大模型的能力就能持续增强。对于OpenAI而言，目前大模型的最大限制是数据和算力的总量。据IDC预计，2021-2026年，我国智能算力规模年复合增速达52.3%，2026年我国智能算力规模将进入每秒十万亿亿次浮点（ZFLOPS）级别，达到1271.4EFLOPS。 散热系统对于数据中心高效、节能意义重大。随着数据中心规模扩大，算力和功率密度节节攀升，支撑IT设备运行的能耗也快速提高。近五年来，我国数据中心耗电量保持15%以上的增长率，2020年耗电量突破2×1011kW·h，占全国总用电量的2.7%，折合二氧化碳排放量2×108t（以燃煤发电折算）。作为辅助单元，散热冷却系统在大型数据中心的电能消耗与IT设备电耗基本相当，故其对于数据中心节能有重要意义。 图表1：2026年我国智能算力规模将进入每秒十万亿亿次浮点图表2：2016-2020年我国数据中心用电消耗情况 据《中国液冷数据中心发展白皮书》，预计到2025年，我国液冷数据中心市场规模超过1200亿元，核心驱动因素主要包括： 1）受限于数据中心建设面积和环保规定，提升单机柜功率密度成为平衡不断增长的算力需求和有限的数据中心承载能力的关键解决方案。据赛迪顾问预测，预计2025年，全球数据中心单机柜平均功率有望达到25kW。传统的风冷方式已无法满足数据中心日益增长的散热需求，数据中心制冷方式逐渐由传统风冷向液冷渗透。液冷利用高比热容的特点和对流传热的能力，可以满足2.7-30kW/机柜的数据中心散热需求，解决超高热流密度的散热问题。 2）据赛迪顾问数据，2019年我国数据中心能耗中制冷系统能耗占比约43%，与设备自身45%的能耗占比基本持平。提高数据中心冷却系统效率、 降低能耗对实现“双碳”目标至关重要。相比于传统的风冷技术，液冷的制冷效率更高，可有效降低制冷系统的运行能耗。 图表3：单机柜功率密度和冷却方式对应图图表4：2019-2025年中国液冷数据中心市场规模及预测 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 20192020E2021E2022E2023E2024E2025E 中国液冷数据中心市场规模（单位：亿元） 冷板式技术：间接接触型液冷，将需要散热的设备固定在冷板上，液体经过冷板将设备的热量传递带走。冷板式兼容性强、易展开维护，主要应 用于标准化、通用化的一般高密度数据中心； 浸没式技术：直接接触型液冷，是将服务器等有散热需求的IT设备完全浸没在冷却液中，通过液体循环流动进行冷却。按照冷却液在循环散热过程中是否发生相变，可分为单相浸没式液冷和相变浸没式液冷。散热效率更高、噪音低、功率密度更低，主要应用于超高密度数据中心。 喷淋式技术：直接接触型液冷，通过高压泵将液体冷却介质喷淋到散热物体表面，通过管道将热液送往散热器进行散热。具有散热效率高、稳定 性好等优势，但易在喷淋过程中出现飘逸和蒸发的现象，造成机房环境清洁度下降。 图表5：冷板式、喷淋式、单相浸没式、双相浸没式液冷系统示意图图表6：浸没式液冷散热能力强、功率密度高，最为先进 类型 冷板式浸没式 喷淋式 优点 •对机房、机柜改造量较小•散热能力强•运维方便•功率密度高 •静音 •避免冷板堵塞•静音 缺点 •水冷板有泄露导电风险 •需要风冷补偿 •不方便运维 •液体量大、成本高 •漏液监测及预警 •浸没式液体技术 •精准喷淋流量设计 关键技术冷却水质监测 • •液冷系统冗余设计 •精确制冷及流场优化•液冷机柜结构设计 •IT设备定制化设计•喷淋冷却液技术 •液体兼容性要求高 •需对机柜系统改造 •液体兼容性要求高 •流量控制不精准 成熟度方案成熟先进应用不多 运维影响 •快插接头插拔进气问题 •冷板及接头堵塞问题 •液体挥发 •液体残留 •利用吊臂插拔 •服务器维护频繁，补充液体频繁 •液体残留清洗不方便 液冷系统成本低 成本初投资高，运维成本低初投资及运维成本高结构改造及液体消耗成本大， 我国液冷发展与国外基本同步，在规模应用上经验更为丰富。目前主要厂商在液冷技术和产品方面还处于实验研究或初步应用阶段，市场中还未形成较强的龙头厂商，市场竞争格局未定。伴随我国人工智能、大数据等产业发展，国内涌现了一批以华为、阿里巴巴、浪潮信息等企业为首的液冷数据中心厂商，据《中国液冷数据中心发展白皮书》，根据2020年产品营收、类型、销量、市占率等指标对主要液冷数据中心厂商综合评估，中科曙光位居榜首，其次为华为、阿里、联想，而在主业为制冷设备的供应商中，英维克实力较强。 液冷技术持续推进，重点关注相关布局企业，如英维克、申菱环境、高澜股份、同飞股份、协鑫能科等。 企业名称冷液技术类别主要液冷产品或布局情况下游客户 图表7：2020年中国液冷数据中心厂商竞争力对比图表8：主要液冷供应商相关产品或技术布局 浪潮信息 冷板、浸没天枢液冷整机服务器；服务器均支持冷板式液冷；液冷数百度、中国电信、阿里云、山东省计算 据中心全生命周期整体解决方案 中心、天津市大数据管理中心、中国移动、京东云 中科曙光冷板、浸没 PareStor液冷存储产品；“存算一栈式”液冷方案；数据中心基础设施解决方案；GreenLP冷板式液冷配套基础设施C7000 移动、奇虎科技 成都中讯、百度、北京神州数码、中国 曙光数创冷板、浸没浸没相变液冷数据中心基础设施产品、冷板液冷数据中心紫光软件、中元国际工程、南京优之杰、 英维克 冷板、浸没 Coolinside液冷机柜及全链条液冷解决方案；BattCool华为、中心新通讯、中国移动、中国电 储能全链条液冷解决方案2.0 信、中国人民银行、日海智能 基础设施产品、模块化数据中心产品山西国科晋云、中科院 紫光股份冷板CR19000液冷解决方案;H3CUniServerR4900LCG5液太平洋保险、京东世纪、杭州市财政局、 申菱环境冷板、浸没储能液冷温控机组 华为、中国核电、华润电力、三峡机电、中国移动、秦山核电 冷服务器及以其为核心的液冷系统创亿新联、上海今明、万佳科技 高澜股份冷板、浸没冷板式液冷服务器解决方案、浸没式液冷服务器解决方案西南西电、西藏电力、南方电网、三峡 新能源、云南电力 同飞股份 冷液冷液机组、液冷系统 阳光电源、科陆电子、南都电源、江苏天合储能有限公司、天津瑞源电气有限公司、西门子 佳力图 冷板、浸没 数据中心液冷解决方案主要包 含冷板式液冷方案以及单相浸没式液冷方案 中国联通、中国电信、中国移动、交通银行、华数云、广州供电局 协鑫能科 浸没方案，与AI算力服务有关的优势资源和优质产品，为客户汤姆猫、移动、联通、电信、谷歌、字 参股公司星临科技则向其提供单相浸没式电池包冷却解决星载液冷大数据中心项目已与国家电网、 提供“电+储+算”一体服务。 节跳动等企业达成测试、采销或算力租赁合作意向。 光伏设备：1）N型电池片扩产项目多点开花，光伏设备企业技术持续突破，需求与技术共振，推动光伏产业高景气增长。建议关注：迈为股份、捷佳伟创等。2）光伏产业链价格调整将会使产业链利润重新分配，同时刺激下游需求，有望引导整个产业链向好发展。在产业链调整的过程中，看好以下几个方向：靠近下游的电池组件、电站运营环节；非硅辅材、耗材环节；光伏设备等。建议关注：双良节能、奥特维等。 锂电设备：从新技术带来新需求、扩产结构性加速度和打造第二成长曲线等角度出发筛选公司，2023年重点推荐以下方向：1、新技术：①复合集流体从0到1加速渗透，推荐关注相关设备商东威科技、骄成超声；②若大圆柱渗透率提升，激光焊接等环节有望受益，推荐关注联赢激光；2、锂电储能：2023年或成为国内大储高增速元年，重点关注电池、逆变器、温控、消防等环节；3、主业拓展：锂电设备是少有的能出现千亿级别大市值公司的领域，推荐关注平台型公司先导智能；电力电子、激光加工技术具备延展性，需求增长持续性有望更强，推荐关注星云股份等；4、出口链：海外扩产有望出现结构加速，推荐关注杭可科技。 储能：发电侧和用户侧储能均迎来重磅政策利好，推动储能全面发展。1）发电侧：2021年8月10日，《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》出台，首次提出市场化并网，超过保障性并网以外的规模按15%的挂钩比例（4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网，抽水蓄能、电化学储能都被认定为调峰资源，为发电侧储能打开。2）用户侧全面推行分时电价，峰谷价差达3到4倍，进一步推动用户侧储能发展。星云股份是国内领先的以锂电池检测系统为核心的智能制造解决方案供应商，与锂电池、储能行 业头部企业进行战略合作并推广储充检一体化储能电站系列产品。科创新源通过液冷板切入新能源汽车和储能赛道，已进入宁德时代供应商体系，随着下游需求不断提升，未来有望放量增长。