美国电力研究系列二：AI数据中心加剧电力短缺，各类电源需求大增

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 电新证券分析师：司鑫尧执业证书编号：S0600524120002联系邮箱：sixy@dwzq.com.cn 联系电话：021-601997932026年3月4日 摘要 ◆AI算力爆发下美国电力供给缺口显著扩大、电源需求大增。我们预测2030年美国累计AI算力将达153GW，对应全社会用电尖峰负荷升至963GW，考虑55%-60%的尖峰负荷率，2030年发电装机需求达1751GW，未来5年年均需新增发电装机100GW。而2026-2030年美国已备案新增装机累计不足200GW，年均仅50GW，仅达需求的50%。叠加美国三大电网互联性差、停电时间长，以及火电持续退役，电力供应的刚性缺口成为行业发展的核心矛盾。 ◆AI数据中心供电方式首选为燃气轮机、其次为光储，CSP厂商自建为趋势。AI数据中心对供电稳定性要求严苛，燃气轮机凭借供电稳定、度电成本低成为CSP厂商首选，重型燃机适配大容量场景，航改型燃机交付快更贴合交期敏感项目，IEA预计2024-2035年美国新增80GW气电多投向数据中心。光储因绿电属性与经济性成为重要补充，主流厂商均采用“燃气轮机+光储”混合供电方案。SOFC虽部署快、效率高且低碳，但度电成本偏高，仅作为小规模分布式场景的补充，当前北美市场由BloomEnergy垄断，已锁定2GW+确定性订单。 ◆中国供应链在燃气轮机整机与核心部件实现技术突破、充分受益海外订单外溢红利。全球燃气轮机行业迎来量价齐升，2024年10MW以上燃机新增订单达58GW，2025年预计增至90GW+（单mw均价150万，对应金额超1300亿），GE、三菱、西门子合计占据85%市场份额，产能已排至2029-2030年，海外产品价格涨幅超30%。中国企业已实现F级重型燃机国产化，东方电气、上海电气、哈电集团为整机核心，应流股份等在涡轮热端部件实现突破，杰瑞股份作为西门子授权成套商切入北美航改型燃机市场，核心零部件国产化率持续提升，在全球行业高景气下迎来显著的订单外溢机遇。 ◆投资建议：AI算力爆发，美国电力供应缺口扩大，电源需求大增，CSP厂商下场自建电源，首选燃气轮机、其次为光储，中国企业将受益于美国电源建设高景气。重点推荐燃气轮机整机核心标的东方电气，并关注海联讯、哈尔滨电气、上海电气等。并重点推荐光储龙头阳光电源、宁德时代、亿纬锂能等。 ◆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数据中心加剧电力短缺，各类电源需求大增 PART2 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 PART3中国企业充分受益，订单增量显著 PART4投资建议与风险提示 PART1 AI数据中心加剧电力短缺，各类电源需求大增 AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 美国发电结构：气电为主，光伏占比持续提升1 ◆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。假设未来五年新增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%。 AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 美国发电存量与新增装机：火电退役，光伏为主力新增电源2 ◆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. AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 美国用电负荷破新高，负荷率高于中国20pct3 ◆美国总体发电装置利用小时数高，核电满负荷、气电3700h（调峰成本高），火电利用小时偏低。 ◆美国用电尖峰负荷通常出现在夏季7月，25年创新高，达到760GW，尖峰负荷率超60%+，较中国高20pct。 ◆AI数据中心负荷增加，且功率波动，将加剧尖峰负荷紧缺。 AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 电网互联性差，叠加不稳定，加剧电力负荷紧缺4 ◆三大电网互联性差：美国拥有三个主要区域电网，东部、西部、德州三点电网互联性极差，仅少量直连线路（如东-西部7条直流，总容量1.4GW）。东部特点是多环网、高冗余，火电核电为主，负荷549GW；西部长距离、弱网架，新能源为主；德州孤网自治，调度灵活，风电和气电为主，抗风险能力低。 ◆电网不稳定：24年美国停电时间663分钟，同比增81%。电网不稳定，加剧负荷紧缺。 AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 AI数据中心需求爆发，加剧电力负荷紧缺5 ◆按照2030年底美国累计AI算力153GW，当年新增40GW+测算，对应2030年累计尖峰电力负荷188GW，占全社会电力尖峰负荷19%（假设均满功率运行）。 ◆其他领域用电尖峰负荷保持每年1%增长，全社会尖峰负荷年负荷增长5%，至2030年达到963GW。考虑尖峰负荷率55-60%，略好与当前情况，对应发电装机需求2030年需达到1751GW，未来5年年均需增加100GW。 AI数据中心加剧美国电力负荷紧缺 美国未来发电装置规模不足，气电和新能源为主力6 ◆美国2026-2030年已备案新增发电装机规模累计不足200GW，年均50GW，仅相当于需求的50%，年平均有50GW的缺口尚未规划。 ◆结构上看，新增发电装置中，扣除储能，光伏贡献60%+，光伏发电不稳定，年均利用小时数1800h，远低于核电、火电的7000h+，因此对于对于装机冗余要求更高。 ◆同时，数据中心对于电力供应稳定性要求更高，因此CSP厂商倾向于自主解决电力供应问题。 PART2 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 气电供应稳定为首选，其次为光储1 美国数据中心供电电源主要有几类： ◆气电：重型燃气轮机适用于大容量、高负荷场景，供电稳定，成本低，是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，其中2026-2030已备案45GW。小型燃机交期较短（约2年），但单位造价较高。 ◆光储：优势在于满足ESG要求，同时度电成本低，但电力供应不稳定。 ◆SOFC、小型核电等新型发电方式：成本高，不适合大规模部署。 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 气电供应稳定为首选，其次为光储2 ◆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），气电发电成本为0.048~0.11美元/kwh，二者发电成本相较于火电、核电等具备明显的优势。 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 美国FERC提案，鼓励CSP厂商自主解决AI数据中心供电3 ◆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，因此CSP厂商纷纷自行解决AI数据中心供电。 AI数据中心倾向于稳定发电源，燃气轮机和光储优先 美国数据中心多采用混合供电方式，燃气轮机+光储为主4 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 全球燃气轮机重型产品为主，供电稳定且成本优势突出1 ◆工业燃气轮机分为轻型工业、航改型、重型框架三类。轻型工业燃机功率0.5–10MW，结构紧凑、交付快；航改型由航空发动机改装，功率5–100MW，启停快、调峰能力强；重型框架燃机功率30MW以上，效率高、多用于大型电站，其中重型中的F级已实现国产化，初温1300度，H/J初温1500度+，功率400MW，以进口为主。 ◆在AI数据中心爆发式增长驱动下，航改型燃气轮机凭借高可靠性、快速启动、适合分布式与备用供电的优势，订单增速最快，轻型工业燃机在小型备用电源场景需求稳步提升，重型燃机则以传统发电市场为主。 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 全球燃气轮机需求激增，三大区域推动2 ◆24年全球10MW以上燃气轮机新增订单已增长32%，至58GW，2025年订单进一步爆发，据McCoy统计，当期全球燃气轮机新增订单同比激增95%，我们估计2025年新增订单90GW+，同比增长54%。 ◆区域上看，燃气轮机需求主要来自北美（AI数据中心需求拉动）。根据GTW数据，2024年新增58GW订单中，电力发电占比80%，油气占比12%，数据中心6%，其中北美11.4GW，增长300%+，AI数据中心需求拉动；中东13.6GW，同比增长800%+，受益于“油转气”政策。我们预计26年这一趋势将进一步强化。 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 燃气轮机格局集中，扩产周期长3 ◆根据GTW统计，2024年全球燃气轮机整机竞争格局集中，其中GE占比34%、三菱27%、西门子24%，合计占比85%。其余厂商厂商份额分散。 ◆各家扩产加快，但增量规模有限：我们统计2025全球燃气轮机产能50-60GW，按照各家扩产节奏看，2028-2029年预计产能将达到80-90GW，目前各家新增产能大部分已被锁定，产能仍难以满足未来年均90-100GW的订单需求。 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 主流厂商产能已锁定，订单大幅提升4 ◆GE：25Q4新增燃气轮机订单59台，同比+74%，对应10GW，全年累计订单173台，同比增54%，对应容量30GW，同比增48%。25年全年销量15.3GW，同比增29%。 ◆西门子：26Q1财年新增燃气轮机订单102台，创新高，对应13GW，累计在手订单80GW，其中22GW与北美数据中心相关，并且订单已排至2029-2030年。 ◆三菱重工：FY2024财年能源系统板块合并订单量为2,622亿日元（同比增长8.7%），其中燃气轮机是主要增长驱动因素，公司正扩大燃气轮机生产产能，通过工艺优化可提升20%-30%的产量（无需新增厂房）。 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 供不应求，燃气轮机价格上涨10-30%5 ◆燃气轮机裸机（不含发电机及辅助系统）价格国内外差异较大，2025年国内价格中枢75万/MW，部分高端机型100万/MW，海外价格为国内的2倍，价格中枢为150万/MW。若包含发电机、余热锅炉、汽轮机及其他辅助系统，价格将高80-100%。 ◆2025年以来，燃气轮机供不应求，国内价格不变上涨10-20%，海外普遍上涨30%+。 ◆涨价之前，燃气轮机设备制造端毛利率普遍在25-30%，涨价落地后，预计毛利率将提升10-20pct，净利率大幅提升。 燃气轮机：全球产能供不应求，量价齐升 燃气轮