开源证券发布的电力设备行业报告指出,数据中心备电电池正从铅酸向锂电池升级。锂电池能量密度200-300W/L(铅酸60-90)、使用寿命10-15年(铅酸4-6年)、循环寿命3500-5000次(铅酸600次),相同备电时间占地面积少2/3、重量少2/3,充电时间缩短至1-2h。英伟达GB300服务器标配BBU(电池备份单元)方案,有望提升锂电池在服务器内部备电的渗透率。预计2030年全球数据中心锂电池市场空间将达107.5亿元。
锂电VS铅酸——性能全面领先
UPS用锂电池相对铅酸电池在多项性能指标上全面领先:能量密度200-300W/L(铅酸60-90,高2/3)、重量密度100-150W/kg(铅酸30-50,轻2/3)、使用寿命10-15年(铅酸4-6年)、循环寿命3500-5000次(铅酸600次)。锂电池满足相同备电时间时占地面积少2/3、重量轻2/3,对地板承重要求更低、选址容易、不需要改造。锂电池10年内不用更换,提高供电可靠性、简化运维、降低OPEX。充电时间可缩短至1-2h(铅酸需数小时),支持大电流充电。锂电备电在机柜功率持续加大背景下渗透率提升确定性较强。
机柜外备电——UPS/HVDC锂电化趋势
备电电池作为UPS与HVDC方案均需配置的部件,不受技术方案选型影响。雄韬股份在UPS备电领域深耕多年,2024H1 LFP锂电UPS领域全球出货第一,REVO3.0产品单柜功率高达600kW,远超同行200-300kW水平。南都电源位列2023年全球基站/数据中心用锂电池出货量(中国企业)排行榜第二,位居海外数据中心用高压锂电出货量(中国企业)榜首。随着碳酸锂价格下行和锂电池成本持续下降,锂电池在数据中心备电领域的全生命周期成本优势将进一步凸显。
机柜内备电——英伟达GB300标配BBU
英伟达GB300服务器架构设计整合了超级电容器与电池备份单元(BBU),进一步提升了电源质量与可靠性,优化能效与空间利用率。BBU作为服务器内部的备用电源系统,通过锂电池提供短期供电保障,在市电中断时能够为服务器提供持续5-7分钟的电力支持,确保数据备份与系统安全关闭。BBU与机柜外搭配UPS/HVDC的集中式备电电池两者功能相同,根据数据中心应用场景、电力系统环境与成本预算综合选型。终端负载持续加大背景下,紧急备电用电池锂电化趋势确定性强。
表3:锂电池与铅酸电池数据中心备电性能对比| 性能指标 | 锂电池 | 铅酸电池 | 锂电优势 |
|---|
| 能量密度(W/L) | 200-300 | 60-90 | 高2/3 |
| 重量密度(W/kg) | 100-150 | 30-50 | 轻2/3 |
| 使用寿命(年) | 10-15 | 4-6 | 延长1.5倍 |
| 循环寿命(次) | 3500-5000 | 600 | 高6-8倍 |
| 占地面积 | 少2/3 | 多 | 显著减少 |
市场空间——2030年107.5亿元
预计2025年全球数据中心锂电池出货3.9GWh,市场空间67.4亿元;2030年出货7.1GWh,市场空间107.5亿元。锂电池渗透率从2024年的54.2%提升至2030年的76.5%。国内锂电池系统单价预计维持在0.4元/Wh,海外单价为2元/Wh(国内5倍)。受益标的:雄韬股份(全球LFP锂电UPS出货第一)、南都电源(全球基站/数据中心锂电池出货第二)、科华数据(数据中心UPS/HVDC系统供应商)。
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