AIDC发电专题报告：北美缺电逻辑持续演绎，相关投资线索再梳理

首席证券分析师：周尔双执业证书编号：S0600515110002zhouersh@dwzq.com.cn 证券分析师：黄瑞执业证书编号：S0600525070004huangr@dwzq.com.cn 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。需求端，美国AIDC项目激增导致美国电力需求非线性增长。供给端，2025年总量供应短期基本满足需求，但长期来看，美国供给端面临稳定供应总量下滑&区域性缺电困境。（1）稳定供应量下滑：电网普遍老化，停电频发，无法满足AIDC对100%可靠性发电要求；煤电即将迎来新一轮退役高峰，风光发电不稳定、核能地热建设周期过长，仅能依靠天然气发电满足当前缺口；（2）区域性缺电：2024年超过50%的数据中心选择建在德州、加州、弗吉尼亚州，区域供电压力较大。且美国电网运营分散，区域互联较差，如2025年PJM电网多次因跨区功率失衡触发紧急控制。基于北美供需矛盾以及持续增长的AI资本开支情况，NERC预计美国2027-2030年年均高峰缺口20GW以上，德州、中大西洋、中西部、加州将面临显著高风险；DOE预测美国2030年年均高峰缺口达20-40GW。 综合考虑成本、建设周期、环保等因素，燃气轮机是当前AIDC自建电最优解，燃气内燃机、SOFC、柴发为有效补充。 （1）燃气轮机：联合循环燃气轮机发电效率可以达到60%以上，度电成本最低，当前燃气轮机装机量呈现加速上行趋势，2025年全球新增装机规模有望快速接近上轮周期最高点，GEV、西门子、三菱重工等燃机龙头订单交付已经排至2029年；（2）燃气内燃机：在发电效率上略低于联合循环燃机，但胜在快速交付与部署，龙头瓦锡兰2025Q1-Q3新签设备订单同比增长111%，订单交付排至2028年；（3）SOFC：热电联供发电效率虽高，但当前商业化和成本控制处于初期阶段，度电成本和产能释放导致该技术短期无法成为主流线索；（4）柴油发电机组：具备快速启停优势，备用电源最优解，龙头公司康明斯2025年Q1-Q3相关收入同比增速约20%。 投资建议：北美缺电投资逐渐从燃气轮机向燃气内燃机、SOFC扩散，当前北美缺电量仍大于各种技术总产能供应，因此该板块尚未到达选择技术路径的阶段，各类技术路径的相关投资机会都应重视。①燃气轮机：重点推荐杰瑞股份、应流股份、东方电气、联德股份、豪迈科技；②燃气内燃机：推荐联德股份，建议关注潍柴动力、潍柴重机、鹰普精密；③SOFC：建议关注潍柴动力；④柴发：推荐联德股份，建议关注科泰电源、潍柴动力、潍柴重机、鹰普精密等。 风险提示：AI数据中心投资不及预期、国际贸易摩擦、产能爬坡不及预期。 一、北美缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 二、电源选择：燃气轮机为主，燃气内燃机、SOFC、柴发为补充 三、风险提示 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。 需求端来看，2025-2026年美国电力消耗有望创历史新高。2023年以来美国数据中心在建项目激增，美国数据中心项目规划装机容量从2023年初的5GW增长至2025年10月超245GW，AIDC电力需求呈现非线性增长态势。基于美国数据中心建设的电力需求增长，EIA预测2025-2026年美国电力消耗将创历史新高，数据中心的电力消耗占比也将从2018年的2%提升至2028年的10%以上。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。 供给端来看，总量层面电力供应基本满足需求。从北美发电结构来看，煤电占比逐年下降（平均服役年龄过长、短期难以恢复），天然气在发电结构中的占比进一步提升，短期视角来看美国电力供应似乎可以覆盖需求。但中长期来看，AI数据中心将带来区域性缺电和稳定电源紧缺两大风险。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。 一方面，美国电力基础设备寿命过于老旧：美国的电力基础设施平均寿命高达35-40年，老旧程度位列全球第二，大部分已经进入生命周期末期，不具备稳定的输电能力，近年来部分地区断电事件频发。因此，电力供给不足是美国数据中心停机的最大影响因素，近年来比重持续提升。2020年由于电力供应不足导致数据中心停机占所有停机情况比重为37%，2023年提升至52%。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。 另一方面，AIDC建设区域较为集中，区域电力供应压力较大：美国数据中心多集中在电价低、光纤网络便利的城市，如加州、德州、弗吉尼亚州等。①加州：美国高科技产业聚集地，具备丰富的产业基础（越近数据传输越快，可以实现算力溢价）和强大的地方政府税收支持；电网基础设施完善，能够提供稳定的电力供给。②德州：丰富的天然气、石油产量和可再生能源，带来全美最低的能源价格；自然灾害风险小。③弗吉尼亚州：美国互联网交换枢纽，具备高速和高带宽的互联网连接；政府给予了较大的税收优惠。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美缺电现状是AI电力需求的非线性增长和电网基建老化之间的矛盾。 此外，区域割裂与互联不足也导致电力失衡。美国由500余家私营电力公司运营三大独立电网（东部/西部/德州ERCOT），区域间仅靠少量直流线路互联，跨区协调成本高企，频率/电压稳定难以保障。例如2025年PJM电网多次因跨区功率失衡触发紧急控制。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 ◆作为美国发电主力军之一，煤电机组的退役将加剧电力短缺矛盾。根据EIA，美国煤电将迎来新一轮退役高峰，燃煤电厂的发电容量将从2025年5月的172GW下降至2028年底的145GW，缩减16%，按照2024年煤电在美国结构占比15%计算，煤电的缩减将带来美国2028年底总发电量约2%的下降，进一步加剧美国电力短缺。 1.美国缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 北美NERC预计美国2027-2030年年均高峰缺口20GW以上。基于北美供需矛盾以及持续增长的AI资本开支情况，北美NERC预测2030年数据中心电力负荷将达到70GW（全美总负荷约200GW），2027-2030年年均高峰缺口20GW以上，德州、中大西洋、中西部、加州将面临显著高风险；美国DOE预测美国2030年年均高峰缺口达20-40GW。 下表显示2025-2030年美国将新增224GW装机容量，但其中只有天然气的66GW是连续供电，风光实际供电较差，因此会出现较大电力缺口。 一、北美缺电现状：AI需求非线性增长和电网老化之间的矛盾 二、电源选择：燃气轮机为主，燃气内燃机、SOFC、柴发为补充 三、风险提示 2.美国AIDC电源侧分为主电源和备用电源两条思路 美国AIDC电源侧分为主电源和备用电源两条思路。主电源承担100%的基础用电负荷，超90%数据中心选择电网购电+自备燃气轮机配置，装机规模需要1.2-1.3倍扩容冗余。备用电源仅在主电源故障时启动，装机规模一般为最大负荷50%。 综合考虑成本、建设周期、环保等因素，燃气轮机是当前AIDC发电最优解。一方面美国电网可靠性不足，另一方面政策推动AIDC能源自主，因此AIDC一般都会自建电源。电源可分为燃气轮机、燃气内燃机、SOFC、风光储、核能地热、柴发，以下为不同技术路线的多维度对比。 2.1主电源：燃气轮机为最优解 燃气轮机发电为当前最常见自建路径，风光储/核能地热等也有布局。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 燃气轮机装机量呈现加速上行趋势，2025年全球新增装机规模有望快速接近上轮周期最高点。回顾历史，2001年前后燃气轮机需求的快速增长主要受互联网爆发式发展带动电力需求激增驱动，随后受天然气价格上行、电厂建设过热等因素影响，燃机机组利用率下滑。截至2025年底AIDC建设加速带来大量电力需求，燃气轮机行业有望开启新一轮上行周期。 从订单客户结构看，AIDC占比提升明显，由2023Q4的0%快速提升至2025Q3的21%。该变化主要系北美电力短缺与燃气轮机特性高度匹配，包括建设周期短、供电稳定性强、燃料容易获取等优势。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 除了AI之外，传统下游市场景气度也非常好。例如中东，中东地区天然气资源丰富、在能源占比中已显著高于石油，叠加该地区气电价格长期处于低位，燃气轮机发展基础与前景较好。 中东在2026年前后有望进入数据中心项目集中落地阶段。（1）沙特：AWS、微软已规划本地云区域建设计划；（2）阿联酋：微软正在推进约200MW数据中心扩张计划；（3）卡塔尔：规划通过低成本电力吸引超大规模数据中心项目。随着中东数据中心建设规模高增，叠加区域低气价优势，燃气轮机在中东地区具备上行潜力。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 全球燃气轮机需求高涨，燃机龙头相关订单与业绩保持高增。（1）GEV：公司2025财年Q1-3新签燃机订单20GW，同比+39%；燃机销量达12GW，已与2024全年持平；（2）三菱重工：公司2025上半财年新签燃机订单6030亿日元，同比+13%；燃机营收达1970亿日元，同比+11%，增长稳健；（3）西门子能源：2025财年公司燃气业务新签订单达230亿欧元，同比+41%；燃气营收达122亿欧元，同比+13%，实现大幅转正。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 但三大主机厂的营收增速显著低于订单增速，核心原因在于供给端长期存在刚性约束。除燃机工艺复杂、总装产能存在瓶颈等原因，主机厂还更倾向于通过提价与优化订单结构来消化需求，而非大规模扩建产线，主要系资本开支回报存在不确定性、后市场保障压力等。 数据来源：各公司公告，东吴证券研究所 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 全球燃机龙头订单可见度高，业绩上行确定性强。（1）GEV：截至2025财年H1，公司电力业务在手订单接近800亿美元，相关收入达92亿美元，订单可见度保持高位。由于未来业绩确定性强，GEV大幅上调业绩指引，2028财年营收由450亿美元上修为520亿美元，调整后2028财年EBITDA利润率由14%上修为20%。（2）西门子：截至2025财年H1，西门子燃气板块订单可见度达4.9年，公司上修2028财年特殊项前利润率至14-16%。 数据来源：各公司公告，东吴证券研究所 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 燃气轮机按照功率可分为重型燃机（>100MW）、轻型燃机（<100MW），其中轻燃可进一步分类为中型燃机（50-100MW）和小型燃机（<50MW）。2024年重燃在燃气轮机整体市场上营收占比达90%，主要适用于城市供电等大型场景。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 全球燃气轮机市场呈现寡头垄断格局。分地区看，2024年GE、西门子、三菱三家主机厂在亚洲/北美/欧洲/中东等地分别合计占比85%/93%/66%/94%。分产品看，重型燃机主要由GEV、西门子、三菱、安萨尔多等主机厂提供，并多以联合循环形式销售；中小型燃机主要由索拉、贝克休斯、西门子、日立、川崎等企业提供，其中索拉在中小型燃机市场中份额最高，主要系规模效应显著，年产能高达200-300台。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 重型燃机由GEV、西门子、三菱垄断，轻型由索拉（卡特彼勒子公司）、贝克休斯主导。重型燃气轮机简单循环功率基本在40%以上，搭配蒸汽轮机联合循环效率可达50%-60%；轻型燃气轮机简单循环功率30%-40%。 2.1.1燃气轮机：AI需求驱动新一轮上行周期 全球燃气轮机需求持续走高，但供给不足以满足电力需求。