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超级电容数据中心

国信证券AI硬件专题报告将超级电容列为GTC 2025的重要技术看点。台达在官网上公开了使用锂离子电容器(LIC)的Power Capacitance Shelf,可在15秒内为20kW负载提供稳定供电,有效缓解GPU动态负载对交流电网的冲击。LIC相较于传统EDLC双电层电容器,能量密度可达EDLC的三倍左右,循环使用寿命是EDLC的1.2-1.5倍,在数据中心“削峰填谷”场景中具有不可替代的优势。

数据中心峰值功率需求催生超级电容应用场景

AI服务器在EDPP(极限动态功率爬升)和空闲模式转换时,GPU功率可在毫秒级时间内从低负载飙升至峰值,产生剧烈功率波动,对交流电网造成冲击。传统锂电池在大倍率放电条件下能力有限,且磷酸铁锂循环寿命仅3000次左右,无法满足频繁瞬时充放电需求。EDLC双电层电容器虽能大倍率放电且寿命长(10-100万次),但能量密度仅1.5-8Wh/kg,在数据中心有限空间内占地面积过大。伟创力为解决千卡集群峰值功率需求,选择武藏精密的锂离子电容器作为辅助电源,证明了超级电容在高功率机架中的必要性。

LIC能量密度达EDLC三倍,兼具高功率长寿命优势

锂离子电容器LIC是介于EDLC和锂离子电池之间的混合型超级电容,综合优势显著。能量密度方面,LIC达到4-80Wh/kg,是EDLC(1.5-8Wh/kg)的三倍左右;功率密度方面,LIC达3-10kW/kg,介于EDLC(5-50kW/kg)和锂电池(1-3kW/kg)之间;循环寿命方面,LIC达2-10万次,是EDLC的1.2-1.5倍;温度适应性方面,LIC最高耐温70℃,优于EDLC的60℃。在数据中心有限空间内,LIC以更小体积实现同等储能容量,经济性优势突出。
表:主要储能技术对比
指标铝电解电容EDLC双电层电容LIC混合超级电容锂离子电池
能量密度(Wh/kg)0.01-0.31.5-84-80100-265
功率密度(kW/kg)>1005-503-101-3
温度范围(℃)-40至+125-40至+85-40至+70-20至+60
可充放电次数>100万次10-100万次2-10万次<1万次
主要应用场景滤波、耦合备用电源削峰填谷、功率补偿能量存储

GTC 2025台达展示Power Capacitance Shelf,验证必要性

台达在GTC 2025公开了Power Capacitance Shelf,该产品采用LIC超容,可执行快速充放电功率转换,提供15秒/20kW负载保持时间,确保AI和云计算服务器稳定供电,目前已适用于19英寸1RU和21英寸10U ORV3标准机架。台达同时展示了22kW锂电池BBU,效率高达97.5%,通过UL9540A认证。BBU和超级电容共同组成GB200/300机架中的Energy Storage Tray,由台达、光宝及麦格米特等电源厂商整体供应,超级电容供应商除日本武藏精密外,国内深度配合的有江海股份(LIC超级电容)。蔚蓝锂芯在BBU电池领域深度布局。

超级电容与BBU协同,“削峰填谷”作用显著

在AI数据中心电源架构中,超级电容与BBU形成明确的分工协同。超级电容承担“削峰填谷”职能,在GPU功率骤升的毫秒级时间内提供瞬时功率补偿,平滑功率曲线、降低对电网的冲击,以15秒级支撑时间为目标。BBU承担备用电源职能,在电网掉电时支撑15分钟以上持续供电。二者共同构成GB200/300机柜的完整储能层,由电源厂商整体集成后供应。随着GB300系列将BBU与超级电容从选配升级为标配,超级电容在AI数据中心的应用将从概念验证进入规模化部署阶段,江海股份作为国内LIC核心供应商有望率先受益。
点击阅读报告原文: 人工智能设备行业专题:英伟达GTC大会在即关注电源、液冷、CPO及PCB板块-250313(20页)
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