绿电配储+AI储能双轮驱动，量价齐升可期——美国电力及AI储能研究

电新首席证券分析师：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn 电动车首席证券分析师：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn 联系电话：021-601997932025年12月6日 ◆美国AI数据中心用电激增，电力缺口扩大。14年以来，美国年用电量约4000TWh，14-24年复合增速2%，保守估计，2030若新增40GW、累计153GW算力，对应AI电力需求约1269TWh（假设满负荷运行），占电力需求比重22%。而美国新增发电装置备案25-27年年均约40GW（不考虑储能，光伏为主），年均尚缺20-40GW电力，且此后进一步扩大，同时美国尖峰负荷高、电网不稳定，加剧用电紧张，急需新增电力装置。 ◆光储为主力新增电源，绿电配储空间大。光储度电成本考虑ITC补贴已降至0.033美元/kwh，碳排放低，建设周期短，同时FERC提案鼓励大负荷和发电机组直连，对于有灵活性发电机组可优先并网，因此混合绿电+市电组合供应供电方式是美国数据中心首选。按照50%绿电供应比例，50%电源功率配比+4h配储时长，对应1GW算力需要6GWh储能，若按照30年50%绿电供应，对应新增绿电配储需求约240GWh。 ◆低压直流储能为AIDC架构新趋势，AI储能增量弹性大。低压直流方案，是在数据中心中压侧，新增PCS+储能，并将储能系统与机架一体化设计，从而实现精确的脉冲修复、更强的峰值支撑、一体化检测，增加算力密度和效率。对应储能需求，1GW算力，110%功率配+4~8h时长，电池需求为4.4-8.8GWh，按照30年美国新增40GW算力，30-50%方案渗透率，对应储能系统需求约80-130GWh。特斯拉已稳定运行该方案，其余厂商将跟进，但该方案对系统厂商软硬件能力要求极高，同时需与业主方深度合作，我们看好阳光在领域的竞争力。 ◆美国储能需求有望超预期，国内厂商受益。上修美国储能26年预计装机需求至80GWh，同比增近51%，数据中心相关贡献37GWh。同时预计2030年美国储能装机391GWh，同比增长39%，对应电池需求超500GWh。而美国规划储能电芯产能仅100GWh，依然依赖中国供应链，宁德、亿纬等受益；另外AI储能系统难度大、单位价值量有望提升，且份额集中，阳光有望与特斯拉平分。 ◆投资建议：美国AI数据中心拉动电源侧配储需求和AI储能需求大增，预计未来3~5年保持高复合增速，高景气赛道全面看好，持续强推！首推宁德时代、阳光电源、海博思创、亿纬锂能、阿特斯，其次看好中创新航、欣旺达、德业股份、天合光能、锦浪科技、艾罗能源、派能科技、固德威、通润装备，关注鹏辉能源、国轩高科、瑞浦兰钧、上能电气等。 ◆风险提示：竞争加剧、政策超预期变化、AI数据中心低压直流储能方案推广不及预期、原材料供应不足。 PART1 AI数据中心用电激增，电力缺口扩大 PART2光储为主力新增电源，绿电配储空间大 PART3低压直流为AIDC架构新趋势，AI储能增量弹性大 PART4产业链：美国储能需求有望超预期，国内厂商受益 PART5投资建议与风险提示 PART1AI数据中心用电激增，电力缺口扩大 AI数据中心对锂电储能需求主要为两部分1 ◆供电方式：绿电直连对应配储。储能规模，取决于绿电供应比例。美国电力紧缺，新增AI数据中心缺电，需新建发电装置，绿电（占比30~50%）+电网交易（占比50%~70%）为主要趋势，按绿电功率50%+4h配储，对应1GW算力配储4-6GWh。 ◆电能质量管理：新增储能BESS，实现低压直流，为AIDC电气架构新趋势。在中压侧，新增中压变流+BESS（交流转直流+储能接入），形成统一的直流供电总线，再降压、分路送至终端，减少终端的AC-DC转换，可减少5-8%电耗。对于大型AIDC，这部分储能若同时满足备用电源+削峰填谷需求，相当于电耗功率110%*（4-8h）配储时长，若仅用于备用电源，平滑波动，则相当于电耗功率110%*（20min）配储时长。 美国发电结构：气电为主，光伏占比持续提升2 ◆美国2024年发电量为4384TWh，同比增3%，过去10年发电规模基本稳定。若考虑100GW算力，对应电力需求700TWh，新增电力需求16%。 ◆发电结构：气电为主，光伏发电占比稳步提升至7%：发电结构看，天然气占比逐步提升，为第一大发电结构，24年占比为42.6%；其次为核电，占比为17.8%，呈略微下降趋势；第三为火电，占比为14.9%，逐年下降；第四为风电，占比为10.3%，小幅提升；第五为光伏，占比稳步提升至6.9%。 美国发电存量与新增装机：火电退役，光伏为主力新增电源3 ◆美国截至2024年底存量发电装机规模为1282GW，其中天然气发电装机506GW，火电为174GW，光伏为175GW，风电152GW，光伏装机占比14%。 ◆净新增发电装机看，2021年阶段性突破30GW，2022年回落，2023-2024年均保持40%+增长，其中2024年新增48GW，按2025年备案看，新增规模预计突破55GW，同比增28%。若扣除储能，24年实际为32GW。 美国未来发电规模备案量中，光伏仍为主流4 ◆美国已备案净新增发电装机规模（新增-退役），25年为55.6GW，25-29年合计229GW，累计净新增发电装机规模大。 ◆结构看，光伏为主力，25年计划新增光伏装机33GW，占发电新增装机比重59%，按未来发电结构看，光伏基本占比在50-60%。同时气电从备案量看，大规模释放需要至2028年。 美国AIDC建设进入“电力约束时代”5 ◆美国AIDC正以前所未有的速度扩张，电力短缺成为制约行业扩张的核心瓶颈。根据德勤2025年调查，79%的北美电力及数据中心企业高管认为AI将显著推升2035年前的用电需求，到2035年有望达123GW，较24年增长超30倍。美国能源部预测到2030年美国电网需新增约101GW负荷，其中AIDC贡献近一半，但同期基荷电源仅规划新增22GW，供需缺口超过70%。 ◆容量预警与接入瓶颈加剧。美国AI集群功率密度远超传统数据中心，单园区负荷可从5MW提升至50MW，推动区域电网出现明显失衡。PJM等电网运营商多次发布容量预警，部分地区出现谐波失真、负荷释放、甚至局部停电的风险信号。此外，美国AIDC面临严重的电网接入拥堵与供电审批延迟问题，部分地区数据中心接入电网的等待时间长达七年。 AI数据中心需求爆发，美国电力存在显著缺口6 ◆按照2030年底美国累计AI算力153GW，当年新增40GW测算，预计2026年-2030年美国电力需求年复合增长4-5%。其中AI算力2030年需用电约1269TWh（假设满负荷运行），占总体用电量22%。 ◆发电新增装置看，假设50-65%新增光伏装置占比，则25年新增发电装置需求30GW、2030年为215GW，远高于目前美国备案量（30-40GW）。 美国用电负荷破新高，电网不稳定加剧缺口7 ◆2024年美国总体发电装置利用小时数高，核电满负荷、气电3693h（调峰成本高）。2024年美国尖峰负荷创新高，达到760GW，尖峰负荷率超60%+，较中国高20pct。 ◆美国拥有三个主要区域电网，东部、西部、得克萨斯州三点电网互联性极差，且电网不稳定，24年美国停电时间663分钟，同比增81%。 ◆AI数据中心负荷增加，且功率波动，将加剧尖峰负荷紧缺和电网不稳定。 美国终端用电价逐年提升8 ◆美国终端电价逐年提升：2024年居民电价0.16美元/kwh，同比+3%；商业电价0.13美元/kwh，同比+1%；工业电价0.08美元/kwh，同比+1%，平均电价0.13美元/kwh，同比+3%。 美国各州终端电价分化大，电力供需不平衡9 ◆美国各州电价差异较大，2024年工业电价从0.054美元/kwh至0.3美元/kwh不等。 ◆美国数据中心选址多为电价较低地区，如德州（天然气+风电）、新墨西哥州（光伏+风电）、俄勒冈州（水电）、弗吉尼亚州、华盛顿州（水电）、宾夕法尼亚（核电+天然气）、亚利桑那州（火电）等地区。 美国数据中心用电增加，部分批发电价上涨10 ◆数据中心密集区（如弗吉尼亚阿什本、得州奥斯汀）因电力需求激增，近五年批发电价波动大，总体批发电价上涨，企业需通过长期协议锁定价格。 PART2光储为主力新增电源，绿电配储空间大 美国：不考虑补贴情况下，光储发电成本极具竞争力1 ◆根据Lazard的2025年6月能源度电成本分析报告，基于过去1年分析，在不考虑补贴情况下，光伏发电度电成本 最 低 为0.038~0.078美 元/kwh（0.27~0.55元/kwh）,光 储 度 电 成 本 为0.05~0.13美 元/kwh（0.35~0.91元/kwh），相对于煤炭发电、核电、气电，光储发电方式具备经济性优势。气电发电成本为0.048~0.11美元/kwh，但由于涡轮机短期、成本上涨、交付周期延长，导致未来成本上涨。 备注：黄色的数据反映完全折旧的天然气峰值、燃气轮机联合循环、煤炭和核设施运营的高、低LCOE边际成本的平均值，包括核设施的退役成本。红色数据代表沃格特尔核电站3号和4号机组的示例性LCOE值。 美国：考虑补贴，光储发电成本更具竞争力2 ◆考虑ITC补贴，美国光储度电成本最低为0.033美元/kwh（0.23元/kwh），相较无补贴最低0.05美元/kwh下降34%，基本为成本最低发电方式。 美国：光储发电方式落地时间快，Capex低3 ◆气电：设备产能已排满。重型燃气轮机适用于大容量、高负荷场景，CSP厂商首选，IEA预计2024-2035年美国将新增80GW气电，大部分用于数据中心，但燃气轮机产能2/3集中于通用、西门子、三菱，采购与交付周期长（≥3年），订单排至2028年，产能短期内难以扩张；小型燃机交期较短（约2年），但单位造价较高。 ◆SOFC、小型核电等新型发电方式：成本高，不适合大规模部署，BloomEnergy+甲骨文率先布局1GW的SOFC，但capex为3美元/w（补贴后），度电成本0.09美元/kwh，缺乏经济性。 ◆相对而言，光储落地时间1-2年，度电成本低，Capex低，为最可行方案。 美国科技公司对数据中心碳排放要求高4 ◆Google、Meta、微软等基本制定2030年数据中心零碳排放目标 混合绿电+市电组合方案，为美国数据中心供电最优方案5 ◆综合度电成本、建设周期、单位Capex、碳排放、政策支持，混合绿电+市电组合方案，为最优方案，用电成本控制在0.07-0.09元/kwh。同时风光储耦合，可最大限度实现可再生能源利用，降低度电成本和碳排放量。 美国FERC提案，鼓励AI数据中心直连发电机组、加速并网6 ◆根据联邦能源管理委员会（FERC）大负荷并网提案，主要内容：1）制定统一技术标准，对于超过20MW的大负荷（用于AIDC，半导体和电动车等高端制造工厂）直接接入高压输电网络；2）大负荷和发电机组直连，减少电网升级；3）加速大负荷用电并网流程审批，最快60天；4）与大负荷用电配套的发电机组应负责根据峰值需求提供辅助服务，并获得对应补偿；电网升级成本由互联负荷承担。FERC将于26年4月30日前进行细则制定。 ◆该法案落地，将加速负荷端自建发电机组，有利于风光储发电落地。 美国数据中心多采用混合供电方式，新能源+储能增多7 政策缓和，真实需求释放8 ◆关税：26年中国储能出口至美国关税构成：3.4%基础关税+25%301关税（25年为7.5%）+10%芬太尼（下调10%）+10%对等关税=48.4%。 ◆OBBB法案：给予敏感实体缓冲期，年底出具体细则。30%的ITC补贴延迟1年退坡，延期至2034、2035年分别下降25%、50%；新增储能敏感实体考核，要求储能系统26/27/28/