（報告出品方/作者：西部證券，張真楨）

一、通信設備和IDC機房是通信行業碳排放主要來源

1.1 2020年通信行業占全球碳排放總量的4%左右

根據國際能源署與法國 Great IT 聯合發布的《The environmental footpoint of the digital world》，2019 年全球碳排放總量約 330 億噸，2020 年全球碳排放總量約為 310 億噸，同 比減少 5.8%。各行業的碳排放占碳排放總量的比重基本穩定，我們選取 2019 年通信行業 碳排放數據作為分析對象。2019 年信息通信行業（ICT）碳排放量約為 14 億噸，占全球 碳排放總量的 4.2%。在 ICT 行業碳排放總量中，通信網絡環節（CT 網絡環節）/數據中 心/用戶終端碳排放量分別占比 22%/15%/63%。

通信網絡環節（CT 網絡環節）的二氧化碳主要在通信設備運行/制造/運輸/安裝過程中產 生。其中通信設備運行過程中產生的碳排放量最高，占整個通信網絡環節碳排放總量的 75%。隨著 5G 基站加快部署，通信設備運行過程中產生的碳排放量將迅速增加，根據中 國移動設計院數據，通信設備運行過程中產生的碳排放量預計將由 2019 年的 2.3 億噸， 增長至 2025 年的 4.1 億噸，增幅達到 78%。

??

在數據中心方面，伴隨著數據流量的爆發式增長以及算力成本的普遍下降，全球算力資源 有望實現大幅增長，全球數據中心耗電量也將隨之急劇增加。根據中國電信數據，2020 年中國電信數據中心能耗占公司總能耗的 20%，通信基站能耗占比為 39%，通信機樓及 其他的占比為 41%。增量方面，2021 年 1-7 月，中國電信 5G 基站帶來的能耗增量占總 能耗增量的比重最大，超過 50%；IDC 帶來的能耗增量占比為 32%，網絡及其他帶來的 能耗增量占比為 17%。數據中心和通信設備運行產生的碳排放主要來自二者的電力能耗。

??

??

1.2 5G基站數量的增長以及單站耗電量的增加造成5G基站碳排放大幅增長

根據中國移動研究院數據，2019 年全國通信網絡運行環節中，機房/通信站點/站點維護各 環節碳排放量分別為 7391 萬噸/15201 萬噸/734 萬噸，分別占通信網絡運行環節碳排放總 量的 31%/65%/4%。在所有通信設備中，通信站點（包括無線、固定接入）碳排放量最高， 其中單個無線接入設備年碳排放量達 22 噸，總數量為 650 萬個，相較固定接入設備碳排 放總量更高。

無線接入設備中，4G 基站電能消耗量占無線接入設備電能消耗總量的比例最高，為 56%， 5G 基站次高，目前占電能消耗總量的 9%，但是 5G 基站未來總量更多，單基站能耗更高， 5G 基站將是未來通信設備能耗的最大增長點。

5G 基站數量較 4G 基站更多。5G 信號頻率比 4G 高 2-3 倍，信號衰退速度更快，同一區 域 5G 基站數量更多。同時在盲點區域會覆蓋一定數量的微基站，保證信息傳輸的穩定性， 因此 5G 基站總數將較 4G 基站更多。 根據三大運營商公告，中國移動將在 2021 年建設 2.6GHz 的 5G 基站共 12 萬座，在 2021 年以及 2022 年建 700MHz 基站約 48 萬座（與廣電合建，分兩年建完）；電信以 及聯通將在 2021 年建 3.5GHz 以及 2.1GHz 基站一共 32 萬座。2022 年 5G 建設仍 然投入較大，預計總建設數量約為 80 萬座。根據賽迪顧問預測，到 2026 年我國 5G 宏 基站數量將達到 475 萬個，小基站數是宏基站數的 2 倍，即 950 萬個，宏基站和小基站數總計超過 1400 萬個。

5G 基站集成度更高、數據傳輸量更大，能耗是 4G 基站的 3 倍。根據 5G 基站節能技術 白皮書（2020）統計，中移動使用的 5G NR 主流基站帶寬由 4G 的幾十兆變為 160/200 兆， 收發通道數從原來的 8 通道變為 64/32 通道，發射功率從 100 多瓦變為 240/320 瓦。

??

??

AAU 功耗增加是 5G 基站能耗增加的主因。根據中國能源報數據，基站能耗構成中，基 站主設備占 45%、空調系統占 40%、電源系統占 12%，其他能耗占 3%。其中基站主設 備可以分為 AAU (有源天線處理單元)和 BBU（室內基帶處理單元）兩大部分，AAU 的 功耗約占基站主設備能耗的 90%，是基站能耗的主要組成部分。AAU功耗按照功能模塊 可分為功放、小信號、數字中頻和電源功耗。隨著業務負載情況的變化，AAU 中各功能 模塊的能耗比例也隨之發生變化。

在滿載條件下，功放的能耗占比最高，占 AAU 總能耗 的 58%；在 30%負載的條件下，功放的能耗占 AAU 總能耗的比例與數字中頻模塊能耗 占比相接近，分別為 36%/34%，小信號部分能耗占比由滿載條件下的 16%提升至 25%； 在空載條件下，數字中頻部分的功耗占 AAU 總能耗的比例最高，平均約為 46%。因此， 在研究 5G 通信設備的節能技術?時?，不僅要提升功放效率，降低功放能耗，在 5G 建設初期負載較低的情況下，更需要降低小信號和數字中頻模塊的基礎能耗。

??

??

據中國能源報預測，5G 基站的用電量將由 2020 年的不足 200 億千瓦時迅速攀升至 2025 年的 3500 億千瓦時左右，5G 基站高能耗已經引起廣泛關注。使用基站降耗新技術以及 新材料等的運用將有效降低 5G 基站的碳排放量。

1.3 數據中心耗電量巨大，存在巨大優化空間

國內數據中心機柜數量快速增長，未來 5 年 CAGR 可達 16.7%。隨著云計算的興起， 在全球范圍內出現了數據中心的建設浪潮，2020 年全球公有云計算市場規模為 2253 億 美元，同年全球數據中心數量為 42.2 萬座，超大型數據中心數量為 597 座。目前國內 的數據中心機柜數量約為 285 萬架，根據科智咨詢預測，到 2025 年機柜數量可以達到 616 萬架，CAGR 為 16.7%。

??

??

數據中心耗電量巨大，存在較大優化空間。根據中國 IDC 圈數據，隨著數據中心數量的 增多， 2020 年數據中心的耗電量占國內總用電量的比例超過 2.3%，且數據中心耗電量 占全社會用電量比重逐年攀升。早在 2015 年全國的大數據中心的耗電量已達 1000 億 Kwh，相當于三峽電站全年的發電量，2018 年這個數值達到 1609 億 Kwh，超過上海全 年的社會用電量，預計到 2030 年，全球的大數據中心就能消耗掉世界 30%左右電力。

數據中心的能耗分 IT 設備能耗、空調能耗、供電能耗和照明能耗四部分，由服務器、存 儲和網絡通信設備等所構成的 IT 設備系統所產生的能耗約占數據中心總能耗的 46%（其 中服務器系統約占 50% 左右，存儲系統約占 35%，網絡通信設備約占 15%），空調系統 占比為 41%，電源/照明系統能耗占比分別為 10%/3%。

PUE （ Power Usage Effectiveness ） 是 衡 量 數 據 中 心 運 行 效率的指標 ， = （ cooling+power+lighting+）/ ，其越接近于 1，代表數據中心對于電能的利用越有 效率。根據中國信通院數據，目前國內數據中心平均 PUE 為 1.6，較 2012 年已有明顯 改善，但依然有 85%的受訪企業數據中心的 PUE 值在 1.5-2.0 間，PUE 值仍存在較大提升空間。

??

??

政策引導，出臺多項措施和指導意見，推動我國 IDC 企業節能減排。為實現我國 2060 年 碳中和目標，國家出臺多項政策引導支持新型數據中心建設和節能減排的推進。大力支持 采用可再生能源與節能減排技術建設綠色云計算數據中心。提出淘汰高能耗老舊設備，提 升水資源利用效率和清潔能源應用比例以及回收利用廢舊電器電子產品等具體要求。根據 《新型數據中心發展三年行動計劃（2021-2023 年）》，到 2030 年底，新建大型及以上數 據中心 PUE 需降低到 1.3 以下，嚴寒和寒冷地區力爭降低到 1.25 以下。

對于 PUE 較高的數據中心，改造機房制冷設備、提升能源利用效率，是當前降低數據中 心 PUE，達到減排要求的關鍵。

二、國內企業降碳提升空間大，海外企業“零碳”成效顯著

國內外通信運營商、互聯網巨頭積極部署節能減排方案，制定減排規劃。其中，國外通信 運營商、互聯網巨頭基本完成基站、數據中心設備改造，現階段多使用可再生能源達成碳 減排目標；國內廠商在碳減排方面進展稍慢，目前節能重點仍在空調降溫技術、基站節能 技術研發、老舊設備改造等方面。 我們認為當前國內通信行業碳減排領域的投資機會主要集中于基站節能新技術研究、機房 更新改造、精密溫控設備制造、新能源發電設備制造等板塊，未來我國碳減排路徑將向國 外路徑看齊，大量使用新能源、綠色能源。

2.1 使用新能源以及提升基站機房能效是運營商碳減排的主要方式

2.1.1 中國移動建設綠色新基站，節能減排成果顯著

創新 5G 基站節能技術，建設綠色新基站。移動通過應用天線與射頻濾波器一體化、3DMIMO、高效散熱外殼等新設計，使用 GaN 氮化鎵等新材料，關注濾波器件插損、等效設 備功耗等新指標，引領產業不斷降低設備功耗、提升設備能效?！笆濉逼陂g基站設備 滿載功耗下降 20%。公司還全網廣泛開啟 4G 網絡符號關斷、通道關斷、載波關斷和 5G 網絡亞幀靜默、通道靜默、深度休眠等節能功能。通過應用站點級節能技術，公司 2020 年 4G 網絡節電約 10.6 億度。 自 2017 年開始，公司針對老舊通信機房啟動專項節能改造，組織全集團因地制宜采用冷 源優化、冷量分配優化、末端設備優化、濕膜加濕等措施，降低機房 PUE，提升能效， 節約用電。截至 2020 年底，移動已完成超過 2200 個通信機房的改造，每年節電約 2 億 度。

??

??

推動 ICT 技術與產業融合，降本提效促節能。中國移動自 2007 年以來連續十四年開展“綠 色行動計劃”，加強管理和技術創新，控制企業能源消耗，推動社會綠色低碳發展?！笆?五”期間，中國移動集團實施了多項節能措施，累計節電近 100 億度，減少二氧化碳排放 約630萬噸。同時公司深化信息技術與千行百業的融合創新，助力社會減排量超過8億噸。 移動 2020 年單位電信業務總量綜合能耗水平較 2015 年累計下降 86.5%；單位信息流量 綜合能耗水平較 2015 年累計下降 92.6%。

未來，中國移動將在推進數字化轉型、加快高質量發展過程中，扎實履行央企責任，嚴控 自身能源消耗和碳排放增幅，持續降低能耗強度和碳排放強度，助力國家盡早實現碳達峰、碳中和計劃。節能減排既為中國移動自身降低運營成本，也為新材料、新技術、新設備的 供貨商帶來發展機遇。

2.1.2 電信積極布局5G低碳技術與空調節能技術

根據中國電信數據，2020 年電信綜合能耗為 335.8 萬噸標煤，二氧化碳排放量約 837 萬 噸。其中電力能耗占 91%以上，消耗約 306 萬噸標煤，二氧化碳排放量約 763 萬噸。為 實現能耗雙控、節能減排的目標，中國電信開始大力推動 5G 低碳技術與空調節能技術應 用。

充分利用 AI 節能技術，實現主設備自主節能與建、維、優全過程管控。為降低主設備能 耗，中國電信引入 AI 算法以業務反向影響電源和空調設施供電控制。公司聯合 5G 設備供 應鏈伙伴，在采購環節以工作模式與功耗指標參數作為采購標準，在建設過程中推進 5G 基站無機房、無空調建設。采用一體化機柜、分布式供電技術壓縮建設周期與成本，降低 基站整體 PUE，并在購后引入主設備的購后能效評估，對主設備及節能設備實行全生命 周期的能效閉環管理。

研究空調節能新技術，應用清潔能源降低石化能源消耗。中國電信在基站與機房空調中大 量應用空調節能成熟技術?；究照{應用自清潔、新風等節能技術，機房空調應用氣流組 織優化、新風、氟泵、熱管等節能技術，在氣候條件適宜的地區應用蒸發冷卻技術。同時 電信也提出了自研的空調節能技術—液冷技術。液冷技術的冷卻效率遠高于傳統風冷技術， 是未來 ICT 設備冷卻的發展方向。目前液冷技術已經通過技術可行性驗證，小規模應用于 數據中心服務器領域，節能效果顯著。 電信對節能考核機制的引入無疑使基站機房優質溫控設備廠商和基站節能降耗新技術的 設備供應商在采購中更占優勢。

2.1.3 聯通研發智能機房空調系統，提升基站能效

2021 年中國聯通發布《“碳達峰、碳中和”十四五行動計劃》，明確實施“3﹢5﹢1﹢1” 行動計劃。其中“3”是指圍繞低碳循環發展建立 3 大碳管理體系——碳數據管理體系、 碳足跡管理體系、能源交易管理體系，完善能源指標體系，繪制重點用能設備碳足跡，并 有序參與碳排放權交易市場?！?”是指聚焦 5 大綠色發展方向：一是推動移動基站低碳運 營，推廣極簡建站、潮汐節能等技術，有序提高清潔能源占比；二是建設綠色低碳數據中 心，通過供電降損簡配、空調利用自然冷源等，提高系統能效；三是深入推進各類通信機 房綠色低碳化重構；四是加快推進網絡精簡優化、老舊設備退網；五是提高智慧能源管理 水平。“1”是指深化拓展共建共享，深入推進行業基礎設施資源共建共享。最后一個“1” 是指數字賦能行業應用，助力千行百業節能降碳。

早在“十三五”期間，中國聯通就已在節能降碳工作上取得積極成效。在提升基站能效方 面，中國聯通自主研發的智能雙循環（氟泵）多聯模塊化機房空調系統、5G BBU 豎裝機 框獲國家實用新型專利。公司廣泛采用符號、通道、載波等不同層級節能策略，并對 5G 網絡節能方案進行試點。同時聯通圍繞早期投產的高能耗通信機房及 IDC 機房分批改造， 并積極推進建設綠色低碳數據中心，推廣蒸發冷卻、新風等技術。截至 2020 年底，中國 聯通共有 17 個數據中心入選國家綠色數據中心，占聯通總數據中心數量的 16%。 對通信機房老舊設備的改造以及對數據機房運營效率的提升是聯通當前雙碳達標的主要 途徑。

2.1.4海外先進運營商主要通過使用新能源降低碳排放

北美通信巨頭積極使用綠色能源。2018 年 12 月，美國通信巨頭 Verizon 宣布，到 2025 年將使用超 50% 的可再生能源。2019 年 2 月，公司設立 10 億美元綠能債券計劃，用 于提升能源效率、購買可再生能源和其他永續能源。2019 年 4 月底，公司宣布 2035 年 要達到范疇 1（Scope 1）與范疇 2（Scope 2）零碳排放目標（范疇 1 指企業營運的直接 碳排放，包括原料、產品、廢棄物、員工交通運輸等，范疇 2 指企業使用能源的間接碳 排放）。另外兩家運營商 AT&T 和 T-Mobile 沖刺能源綠化的腳步更快，2018 年 T-Mobile 就 已宣布要在 2021 年達到 100% 可再生能源目標。AT&T 也積極購買綠色能源，2018 年 購入 820 百萬瓦風能發電容量。據可再生能源買家聯盟（Renewable Energy Buyers Alliance）統計，AT&T 2018 年在企業購買可再生能源榜上名列第二。

歐洲行業協會發揮牽頭作用，由專業機構完成排放數據監測與減排規劃。2019 年在 GSMA 倡導下超過 50 家移動運營商開始通過 CDP 全球披露系統披露各自的氣候影響、能源及溫 室氣體 (GHG) 排放情況。英國電信運營商巨頭 Vodafone 選擇碳信托制定每年的碳足跡 測算報告，對范疇 1、2 及范疇 3（企業價值鏈中過程中的間接排放）碳排放做全面測算， 并輔助制定減排戰略規劃。

??

??

日韓運營商通過與設備商合作研發節能技術，采用自發電減少溫室氣體排放。2021 年 6 月，日本前三大移動運營商 KDDI 與諾基亞宣布在日本實驗首個 Airscale 液冷基站，這項 技術可將基帶冷卻系統能耗低 70%以上。同時，通過熱能的重復利用，還能進一步提高效 率，最終可使二氧化碳排放量減少至 80%。韓國通信運營商 SK C&C 提出將通過擴充環 保自發電設備和擴大再生能源的使用，于 2040 年實現溫室氣體凈零排放。公司計劃利用 板橋和大德數據中心建筑物的屋頂和停車場進行發電設備的鋪設，在 2021 年內追加增設 500 千瓦太陽能設備。

國外電信運營商對新能源、綠色能源使用比例的加大對我國運營商未來發展有著積極借鑒 意義，相關光伏、風電、儲能企業的配套設備供應商有望在運營商完成設備改造、提升運 營效率等第一階段目標達成后向新能源、綠色能源使用的第二階段邁進過程中受益。

2.1.5 國內運營商主要通過節流降低碳排放，海外運營商主要通過開源達到“零碳”

海外運營商和國內運營商在碳減排的路徑選擇上雖然存在進度上的差異，但二者殊途同歸。 國內運營商現階段以降低現有設備能耗以期達到碳減排目的為主；而海外運營商已充分利 用好現有資源，即已完成了降碳的目標，正在使用綠色能源達到“零碳”的路徑上突飛猛 進。

??

??

2.2 降低數據機房能耗是國內外互聯網巨頭的主要減排路徑

國際互聯網科技巨頭大多承諾在 2030 年以前實現碳中和，并將 100%使用可再生能源作 為更高遠的目標。國際和國內互聯網通信巨頭企業都在數據中心降碳技術的研究和探索上 尋求突破。

2.2.1 微軟、Facebook、蘋果、亞馬遜以使用新能源為主，運用新技術為輔降低碳排放

2017 年微軟與 McKinstry 和 Cummins 合作建立世界上第一個天然氣數據中心。在這個試 點中，機架直接連接到天然氣管道，并完全由集成燃料電池供電。這一設計可以顯著減少 發電、傳輸和功率轉換過程中的能量損失。此前的數據中心均由電網供電，電網從發電廠 流經多個變電站和輸電線路，再轉換為數據中心所需的正確電壓才能使用，過程中會消耗 部分電能。而燃料電池直接由天然氣管線供電，可以消除傳輸過程中發生的能量損失。 同 時由于供應鏈中的零件減少，潛在的故障點會相應減少，有助于提高公司數據中心的質量 并降低配電、電源調節和基礎設施備份時產生的成本。此外，微軟自 2020 年 7 月起開 始征收內部碳稅，費用由公司各業務部門根據其碳排放量支付，收集的資金用于支付公司 可持續改造的費用。公司預計 2030 年將其絕對碳排放量減少 75%，預計 2050 年清除 公司自 1975 年成立以來直接或通過電力消耗排放的所有碳。

??

??

Facebook 致力于建設高性能數據中心，通過建設消除能源浪費、減少耗能、使用更環保 產品的數據中心來實現節能減排目標。公司數據中心使用 100% 可再生能源并通過高效 設計節約能源和水。公司所有數據中心項目均獲得 LEED 金牌認證。Facebook 數據中心 使用了來黃麻纖維的天然衍生物纖維填充聚丙烯 (NFFPP)作為服務器硬件中具有高碳影 響的特定組件的潛在替代品。公司針對機架內外的許多不同部件，包括適配器、母線蓋和 服務器內部的其他機械部件分別對這一材料進行開發和測試。 公司節減排措施取得積極成效。其數據中心電力使用效率一直領先全行業，2016-2020 年 PUE 維持在 1.0 左右，低于行業平均值 1.5。用水效率（WUE）維持在 0.3 以下，顯著低 于行業平均值 1.8。

互聯網公司巨頭蘋果和亞馬遜也對其數據中心實施了嚴格的減排、提高效率的措施。蘋果 在其數據中心運營中保持使用 100% 可再生能源供電。亞馬遜 AWS 網絡服務同樣使用 100%可再生能源進行供電，AWS 能源效率比本地數據中心高 88%，基礎設施能效比行 業平均高 3.6 倍。

2.2.2 谷歌、Equinix通過使用新技術降低能耗，減少碳排放

谷歌的數據中心采用先進的冷卻技術，使用高效蒸發冷卻和外部空氣代替機械冷卻器。通 過安裝智能溫度和照明控制并重新設計電力分配的方式最大限度減少能源損失，從而實現 節能減排。同時谷歌還通過機器學習提升能源使用效率，其機器學習系統能夠減少數據中 心 40%的能源消耗，相當于在考慮電氣損耗和其他非冷卻低效問題后，總體 PUE 減少 了 15%。在提升電力效率與采購可再生能源的同時，谷歌數據中心也進行了循環經濟實踐。 公司不再使用的服務器會被分解成單獨的組件（主板、CPU、硬盤驅動器等），檢查并儲備 為翻新庫存，從而延長硬盤的使用壽命。 2009-2020 年，谷歌公司數據中心 PUE 持續下降，2020 年達新低 1.10，2020 年行業平 均水平為 1.67。谷歌數據中心消耗的能源減少了約 6 倍，其能源效率是典型企業數據中 心的兩倍。

??

??

數據中心龍頭企業 Equinix 承諾到 2030 年將碳排放量減少 50%，并 100%使用可再生能 源。Equinix 數據中心 2018 年至 2020 年期間供電能源中 90% 為可再生能源，到 2030 年這一比例有望達到 100%。公司通過尋找創新方法來部署節能技術和發電解決方案。 Equinix 的自適應控制系統可以通過使用智能分布式傳感器和氣流主動管理來降低功耗并 提高空調冷卻能力。封閉的冷熱通道通過使用物理屏障來減少數據中心供應通道中的冷空 氣與排氣通道中的熱空氣的混合，從而降低能耗并實現更高效的冷卻。高溫冷凍水設定點 通過提高冷凍水溫度以節約能源來降低數據中心 PUE。間接蒸發冷卻裝置 (IDEC) 使用 水蒸發的熱量，并在室外溫度允許的情況下利用空氣對空氣的冷卻來減少用水量。公司在 紐約 (NY6) 的數據中心通過這一技術實現了 1.21 的年平均 PUE。

海外高科技互聯網企業無疑在碳達標中走在最前列。除使用新能源等零碳技術，微軟等企 業已著眼于征收碳稅等碳中和手段，完全實現了“碳減排”、“零碳”、“碳中和”三大目標。

2.2.3 國內互聯網企業通過節能降耗降低數據中心PUE值

騰訊公司巧妙利用余熱回收技術，大幅減少數據中心的能源消耗。騰訊數據中心目前采用 的是第四代 T-block 技術，擁有更高效率的制冷和供配電架構。一個擁有 30 萬臺服務器 的園區一年可節省 2.5 億度電。騰訊天津濱海數據中心采用了余熱回收的節能技術，將服 務器產生的熱量回收，通過熱泵加熱市政管網里的水至 55℃，直接用于辦公樓供暖，實 現了降低碳排放和服務于人的雙贏。若回收天津數據中心冬季產生的全部余熱，熱量用于采暖可覆蓋 46 萬平方米，用于家庭采暖可滿足 5100 多戶居民的用熱需求。每年可以減 少 5.24 萬噸碳排放，相當于種植 286.4 萬棵大樹。此外，2018 年建成的騰訊貴安七星 數據中心，經工信部實測，其極限 PUE 值小于 1.1，相比之下，同期國內數據中心的平均 PUE 約為 1.73。而即將交付的騰訊清遠數據中心液冷實驗室，使用了冷板式液冷技術規 ?；瘧?，有望將數據中心的極限 PUE 降低至 1.06。

??

??

阿里通過使用清潔能源與自研浸沒式液冷技術顯著降低 PUE。2020 年 3 月至 2021 年 3 月，阿里巴巴國內自營數據中心平均 PUE 約為 1.3，低于全球平均水 平。阿里云數據中心購買超 2.8 億度可再生能源，減少碳排放 30 萬噸。阿里在張家口市 張北縣部署了華北規模最大的張北數據中心。得益于張北地區充沛的風能和太陽能，張北 數據中心大量采用了綠色能源，促進可再生能源發展，加速公司能源消費向清潔低碳化轉 型。除了充分利用清潔能源，阿里云還使用了浸沒式液冷技術進行數據中心的降溫。通過 將服務器浸泡在絕緣冷卻液里，產生的熱量可直接被冷卻液吸收進入外循環冷卻，全程用 于散熱的能耗幾乎為零，節能效果超過 70%，實現了數據中心 100%無機械制冷。再輔以 模塊化設計、AI 調溫等技術，張北數據中心的年 PUE 低于 1.2，最低時可以達到 1.09， 達國際領先水平，每年可節約標煤 8 萬噸，相當于種植了 400 萬棵樹木。

華為通過 BestDC 數字化服務平臺降低數據中心各階段 PUE。目前，大部分數據中心基 礎設施系統都較為復雜，各能效指標間相互制約影響，依靠傳統人工手段難以快速、精準 地實現能效最優化。華為自研的 BestDC 通過 PUE 仿真設計、高效節能設備和 AI 節能調 優，實現了全面協同調優，動態匹配負載和環境變化，有效降低數據中心能耗。在數據中 心設計階段，BestDC 可通過仿真計算給出不同負載和環境下可落地的 PUE 設計值，結合 專家在線診斷給出優化建議；交付階段，以高效設備匹配節能方案，實現低 PUE；運維 階段，基于 AI 算法實時調節制冷系統參數，使系統輸出的冷量與 IT 負載所需相匹配，減 少因制冷過剩而浪費的能耗。在實踐中數據中心 PUE 可低至 1.15，低于 2020 年全球數 據中心的平均 PUE1.59。

制冷系統是數據中心最大的能耗系統，而傳統的冷凍水解決方案系統架構復雜、能耗高， 華為新一代數據中心解決方案，最大化利用自然冷源，大幅降低 PUE，相較冷凍水解決 方案，可節電超過 20%，節水 40%。華為在烏蘭察布云數據中心采用了 FusionCol 間接 蒸發冷卻系統，全年平均 PUE僅1.15，相對傳統解決方案，數據中心整體年節省電費 12%。

國內高科技企業碳達標的發力點聚焦于 IDC 數據機房運行效率的提升，對 PUE 值的重視 將為溫控設備企業帶來市場空間增量。

2.2.4 國內外互聯網企業使用不同方式降碳減排

互聯網高科技企業減碳的方式與通信運營商類似，依舊為提升運營設備效率，但數據機房 是其減碳的唯一重點。海外科技巨頭同樣已完成降碳的第一階段目標，目前在零碳技術上 積極探索。更讓人欣喜的是，部分企業已完成零碳目標，開始向中和歷史碳排放發力。零 碳與碳中和會為光伏、風電、儲能等企業帶來較大的增長機會，為國內企業指明了方向并 對未來投資機會提供了借鑒。國內高科技企業當前仍在降碳的環節中發力，一方面能耗的 降低為企業自身運營節省了大量成本，另一方面國內互聯網等科技企業與海外同行相比， 更愿意將機房建設整體外包而不是自建機房、自研降溫技術。因此現階段國內機房溫控設 備提供商將迎來快速發展機遇。

??

??

三、開源與節流并行，科技板塊助力碳中和前景廣闊

通過對行業的對比研究發現，目前通信、互聯網等科技板塊達到碳中和方式主要有使用新 能源、可再生能源、新材料、新技術和提升現有設備運行效率兩種。前者我們將其概括為 開源，后者我們將其歸納為節流。

節流方面，電信運營商通過提升基站運營效率，節省電費，實現降本增效；通信設備商研 發實力強大，使用新材料、新技術，助力運營商實現雙碳達標，提升營收規模，擴張市場份額；制冷設備供應商升級改造散熱設備，提升通信機柜、數據中心機房使用效率。我們 應關注通信基站、通信機房、溫控設備領域的投資機會，并關注通信運營商、IDC 運營商 成本下降對盈利質量的改善。 開源方面應關注通信行業新能源、新設備使用情況，同時關注通信板塊中與新能源設備相 關的細分賽道，如：海底光纜、儲能機柜溫控、機房 UPS 電源等行業。

3.1 5G基站節能新技術每年至少為運營商節省電費53億元

基站節能主要聚焦設備級、站點級、網絡級節能三大技術領域。設備級節能指使用更高效 率的新架構、新材料、新功能，擴大液體散熱效率、高功放效率、高集成度器件的應用， 實現整機功耗的逐年降低。站點級節能聚焦在加快亞幀關斷、通道關斷、深度休眠等基礎 型節能技術方案的商用部署，加快設備關斷、智能節能等增強型節能技術方案的應用。

中國鐵塔和中國電信、中國聯通紛紛宣布“智能化關閉 5G 基站”，即以“高峰時間開啟，低 谷時間關閉休眠”的形式來運行，以達到省電的效果。據相關數據計算，空載狀態下全時 段開啟 AAU 深度休眠功能后，單個 A9611 型號的 AAU 每天將節省電費約 6.09 元，單個 A96331A 型號的 AAU 每天將節省電費約 5.61 元，單個 A9622A 型號的 AAU 每天將節省 電費 3.11 元，平均每天節省 5 元左右。一個基站普遍布設 3 個 AAU，當前共建設 5G 基 站 97.9 萬站，則一天可以節省電費約 1470 萬元，一年節省 53 億元。隨著 5G 基站建設 進度的推進，未來基站節能技術的重要性愈發凸顯。

??

??

基站節能技術助力三大運營商節省成本。截至 2021 年 7 月底，中國移動累計開通基站 50.1 萬站，中國聯通、中國電信累計開通 47.8 萬站。按照每個基站每天節省 15 元計算，僅智 能化關閉一項技術將為中國移動每年節省電費約 27 億元。2020 年，三大運營商電費支出 約占營收的 9%。以 2020 年為參照，5G 節能技術的應用可為中移動當年提升毛利率 0.4pct。

3.2溫控設備助力數據中心和通信機房、通信室外機柜節能降耗

數據中心和通信機房降低能耗的主要途徑是提升設備運行效率，降低 PUE。隨著國內移動互聯網、云計算和大數據業務的發展，海量數據的運算及存儲對數據中心基礎設施提出 更高的要求。近年來，不斷提升的機柜功率密度和數據中心、通信機房節能降耗的需求推 動數據中心和通信機房的制冷方案不斷發展。同時，數據中心和通信機房業務的實時性和 高可靠性要求又對數據中心、通信機房制冷設備提出性能可靠、易維護的要求。通過對溫 控系統的改造升級可以提升數據中心和通信機房用電效率，助力企業實現節能減排。例如， 間接蒸發冷卻作為當前最有效降低能耗的成熟技術已經獲得廣泛認同，市場滲透率快速提 升。間接蒸發冷卻系統利用直接蒸發冷卻后的空氣和水，通過換熱器與室外空氣進行熱交 換，實現新風冷卻。由于空氣不會與水直接接觸，其含濕量不變，一次空氣變化過程是一 個等濕降溫過程。與傳統新風自然冷卻及冷凍水冷卻系統相比，間接蒸發制冷具有室內空 氣不受室外環境空氣質量的影響、噴淋加濕空氣不會影響室內濕度、過濾器維護成本低、 耗水量少、節能水平高等特點和優勢。其他技術途徑如液冷技術，電子散熱技術等也都是 企業數據中心、通信機房碳排放達標的主要手段。

戶外柜機散熱方案主要包括 AC 或 DC 電源戶外機柜空調、TEC 熱點空調和熱交換器三種 方式。AC 或 DC 電源戶外機柜空調通過壓縮制冷實現吸熱和制冷。機柜空調主要用于帶 走電氣元件消耗電能發出的熱量，為各類機柜內部提供了理想的溫濕度環境，同時隔離了 外界環境中的灰塵、腐蝕性氣體，延長電氣元件的使用壽命，提高機器系統運行可靠性。 機柜空調的制冷方式分為蒸汽壓縮式、半導體式和壓縮空氣渦旋管冷卻式三種。TEC 空調 又稱穩差電制冷，利用特種半導產生珀爾帖效應，即通過直體材料構成的 P-N 結，形成熱 電偶對，產生珀爾帖效應與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱流電制冷的一種新型制冷方法， 溫控精確，適用于對溫度較敏感的設備。制冷后加熱以及制冷、加熱的速率都可以通過它 的電流方向和大小來決定。熱交換器是一種引入室外自然冷源的設備，用于以有限的能耗 進行熱交換。當溫差大時，設備將通過多層鋁制散熱片的過道有效地在機柜內部的熱空氣 與機柜外部的冷空氣之間交換熱量，使機柜成為恒溫的封閉系統，從而使機柜內部的設備 可以正常工作。

??

??

3.2.1 國內 IDC 溫控系統市場正在快速增長，21年市場規模預計將達 181 億元

自上而下測算 2021 年國內 IDC 溫控系統行業規模約為 205 億元/年。根據 Synergy Research 的數據，2019 年 Q3 中國超大型數據中心在全球占比為 10%。由于新建數 據中心多為大規模數據中心，所以我們以超大型數據中心的數量占比作為我國數據中心資 本開支占全球資本開支的比例，即假設中國的數據中心資本開支占全球資本開支的 10%。 根據 IBM 的數據，數據中心的建設成本中空調系統的占比為 16.7%。

??

??

根據 Synergy Research 的數據，2019 年全球數據中心的資本開支為 1560 億美元，且 Dell'Oro 預計 2021 年全球數據中心資本開支將增長 10%，假設數據中心每年資本開支 增長 10%，我國數據中心溫控系統市場規模 2021 年為 205 億元/年，可在 2025 年達 到 300 億元/年。

3.2.2 通信戶外機柜散熱設備市場空間伴隨5G新技術應用將進一步提升

通信戶外機柜主要用于室外無線通信基站，包括 4G、5G 基站等，是為戶外基站提供工作 環境和安全管理的設施。根據智研咨詢數據，2018 年我國通信機柜空調市場規模 17.45 億元，其中，戶外機柜空調市場規模 13.80 億元，同比增長 12.7%。2014-2018 年中國戶 外機柜空調市場規模 CAGR 為 11.5%。根據前瞻產業研究院預測，戶外機柜空調市場將 隨著 5G 建設高峰的到來，于 2022 年達到 33 億元/年。2014-2022 年中國戶外機柜空調 市場規模 CAGR 為 17.7%。運營商資本開支增加和 5G 基站建設的加快，將帶動戶外機 柜空調市場空間迅速提升。

??

??

3.3 通信企業借助強大科研實力，助力儲能、風電行業發展

如上文所述，海外互聯網巨頭與頭部運營商紛紛發展新能源作為節能減排的路徑之一，我 國也在積極推動新能源發電設備的建設，作為實現雙碳目標的主要途徑。

風電與光伏有望成為主流清潔能源發電方式。根據中國能源局數據，2020 年中國發電設 備總容量 22.0 億千瓦時，其中雖然火力發電仍占主導地位，但風電與太陽能發電設備容 量增幅顯著，風電發電容量為 2.8 億瓦時，較 2019 年同比增加 34.6%，太陽能發電容量 為 2.5 億千瓦時，同比增長 24.1%，在所有發電設備中增速居前。

伴隨光伏與儲能裝機規模大幅提升、海上風能發電快速增長，相關通信設備供貨商如：機 房電源、海底光纜等廠商擴大業務范疇，提升營收質量。光伏儲能方面，通信機房電源供 應商依托 UPS 領域的技術與市場渠道優勢，業務向光伏逆變器、儲能變流器等領域拓展； 風電方面，傳統通信光纜企業的海底電纜產品作為海上風電項目的重要構成，產品需求有 望受到海上風電市場增長的強力驅動。

3.3.1光伏行業迅速增長，市場空間巨大，國內光伏逆變器市場迎來增長

2020 年 全球光伏新增裝機預計可達 130GW。在光伏發電成本持續下降、多國發布碳中和目標以 及綠色復蘇的推動下，預計十四五期間（2021-2025）全球每年新增光伏裝機約 210-260GW。

截至 2021 年 4 月，已經有 120 多個國家陸續宣布了碳中和目標，大多數國家將實現碳中 和的目標時點設在 2030-2050 年之間。到 2050 年在全球溫控<=2℃的條件下，若要實現全球 碳中目標，光伏和風能的裝機需求分別約為 8828Gw 和 6044Gw，儲能的裝機需求為 9000Gwh。

根據 CPIA 數據，2020 年中國新增光伏裝機 48.2GW，同比增長 60.1%。由于上半年受 疫情影響，2020 年光伏裝機主要集中在下半年，尤其是 12 月在搶裝潮的推動下光伏新增 裝機達 29.5GW，創單月歷史新高。為實現 2030 年中國非石化能源占一次能源消費 25% 的目標，十四五期間我國年均新增光伏裝機或將維持在 70-90GW 的區間內。

??

??

光伏逆變器是光伏系統中的重要組件，用于將直流電壓轉換為固定頻率的交流電壓。根據 智研咨詢數據，光伏逆變器成本占光伏系統成本的 11%。根據中國能源信息網數據， 2013-2020 年全球光伏逆變器出貨量 CAGR 達 24.9%，2020 年出貨量達 185GW，預計 2025 年出貨量將攀升至 327GW。

需求端，我國光伏新增裝機量連續 8 年居全球首位，內需強勁。供給端，隨著 ABB、 Schneider 等大型電氣巨頭陸續退出光伏逆變器業務，中國企業憑借人力成本和全產業鏈 制造優勢不斷擴大份額，2020 年國內光伏逆變器產能占全球的 54.4%。供需雙重利好下， 我國光伏逆變器廠商營收顯著提升，2016-2020 年，Top10 光伏逆變器廠商營收 CAGR 達 33.2%。

??

??

3.3.2 儲能設備配套需求增加，通信機房電源提供商進入儲能變流器市場

可再生能源發電側面臨的行業難題一方面在于新增的發電站并網可能對電網電壓、輸電頻 率穩定性帶來沖擊，另一方面“兩個細則”考核標準的出臺使得存量發電站一次調頻、響 應功能等方面面臨的考核日益嚴苛。而發電側配置儲能設備可以幫助企業實現電能削峰填 谷，從而提高發電效率，還可以為電力系統運行提供調頻、調峰、調壓、備用、黑啟動等 輔助服務，保證電網穩定運作。此外根據相關政策規定，可以適當調低配置儲能設備的企 業在功率波動、功率預測精度、調頻等方面的考核難度。發電側對儲能設備需求增加導致 儲能市場重心發生轉移，中國儲能市場的重心已從 2018 年的電網側儲能、2019 年火電儲 能調頻，轉移至 2020 年的可再生能源并網儲能市場。

根據 BNEF（彭博新能源財經）的預測數據，2021 年中國儲能市場空間將達到 1.5-2GW， 2021-2025 年 CAGR 達 19.9%。儲能變流器（PCS）作為儲能系統中的關鍵組成部分， 決定了輸電質量、動態性能以及電池壽命，PCS 成本約占儲能系統建設成本的 10%-20% （BNEF 數據），其市場空間將伴隨儲能裝機量增加而提升。

??

??

3.3.3 海底光纜設備助力海上風電新能源的使用

風電的諸多形式中，海上風電覆蓋面積廣、資源稟賦好、輸送成本低，發展潛力巨大。我 國在發展海上風電上具備區域優勢。從全球的海上風向來看，我國的海域處于日本暖流風 帶中，其空氣變化具有風速大、規律性強以及主導風向穩定等特點。而且海風風速大、風 功率密度高、風速穩定，可為大容量海上風機的輸電提供穩定生產的基礎，發電量是陸上 風電場的 1.4 倍。雖然我國沿海風能資源豐富，但由于海上風電相比陸上風電風險系數大、 技術難度高、價格成本昂貴，政策仍是我國目前推動海上風電發展的主要因素。

據全球風能理事會（GWEC）數據，2020 年全球海上風電累計裝機容量超 3500 萬千瓦， 相比 2019 年新增 600 萬千瓦，其中我國海上風電新增裝機超過 300 萬千瓦。2020 年 和 2021 年為我國海上風電搶裝潮，根據北極星電力網預測，“十四五”期間我國新增海上 風電規模超 3200 萬千瓦，平均年新增海上風電裝機 600 萬千瓦以上。

自上而下測算 2020 年國內海上風電市場規模約為 540 億元/年。江蘇以北地區海上風電 建設成本約 17000 元/kW，福建及粵東地區海上風電建設成本約為 19000 元/kW。因此， 2020 年國內海上風電建設成本我們取平均值 18000 元/kW，2021 年與 2020 年同為搶 裝年，行業供不應求，我們預計 2021 年海上風電建設成本維持在 18000 元/kW，2022 年 開始通過技術發展，建設成本預計每年減少 5%。綜合評估，2020 年國內海上風電市場 規模約為 540 億元/年，2021 年達到峰值 1440 億元/年，2022 年到 2025 年市場規模 有所減小但仍保持在 800 億元/年以上。

??

??

海底電纜作為海上風電項目的重要構成，其需求受到海上風電市場增長的強力驅動。據北 極星電力網估計，海纜費用約占海上風電項目投資的 8%。因此，估計 2020 年國內海底 電纜市場規模約為 43 億元/年，2021 年搶裝潮中海底電纜市場規模約為 115 億元/年， 2022 年到 2025 年間的市場規模在 70-80 億元/年之間。

自下而上測算海底電纜 2020年市場規模約為 34 億元/年，2021 年預計約為 90 億元/ 年。從成本估計，35kV 的海纜單公里費用在 70 萬到 150 萬元每公里，220kV 海纜單 公里費用在 400 萬元，35kV 海纜費用取均值為 110 萬元每公里。2020 年和 2021 年 搶裝年由于供需不平衡我們預計海纜費用保持不變，2022 年開始通過技術發展，預計建設成本每年減少 5%。35kV的海纜一般為集電線路，用于連接海上風力機組并匯總到升 壓站，將電壓升高，然后通過高壓送出海纜（通常為 220kV ）傳輸到岸上集控中心。

目前我國已核準的海上風電多為近海項目，離岸距離小于 50 千米，裝機容量 20 萬千瓦~ 40 萬千瓦。遠海風電近兩年也有顯著發展，例如江蘇大豐 H8-2 海上風電場中心離岸距 離 72 千米，中廣核江蘇如東 H8 海上風電場中心離岸距離 65 千米?？紤]離岸距離為直線距離，考慮海水深度及掩埋需求，同時有些項目（如江蘇啟東 H3# 海上風電場項目） 要求兩根 220kV 送出海纜，我們取連接海上風電升壓站到岸的 220kV 送出海纜的平均 長度為 50 千米。綜合估計我國 2020 年 220kV送出海纜市場規模為 20 億元/年。

根據中國可再生能源學會風能專委會統計數據顯示，截至 2018 年年底，中國在役海上風 電機組中，0.4 萬 kW（4MW）機組最多，占比達 52.8%。隨著技術革新，中國風電市場 近期又陸續推出了 6.25MW，7.25MW、8MW 以及 10MW 等海上機組。通過每年海上風 電新增裝機量和平均單機容量（取 0.4 萬 kW），我們可以算出每年新增風電機組數量。 參照江蘇啟東 H3# 海上風電場項目，工程計劃 50 臺單機，風電場區 35kV 海纜 為 85.14 千米，平均單機集電海纜約 1.7 千米。因此，估計我國 2020 年 35kV 機組間 海纜規模為 14 億元/年。整體海底電纜 2020 年市場規模約為 34 億元/年，2021 年預 超過 90 億元/年。

綜合兩種測算路徑并取平均值，我們推算 2021 年國內海底電纜市場規模約為 103 億元/年，之后可保持在約 60 億元/年以上。

??

??

四、風險提示

1、市場競爭加劇的風險。伴隨行業快速增長，行業內部競爭加劇，外來新進入者增加，可能出現價格競爭、技術人員競爭等現象。

2、使用新設備新技術初期成本增加的風險。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫官網】。

「鏈接」