AIDC电源系列01：北美缺电加剧，燃气发电机与SOFC迎机遇

证券分析师：黄细里执业证书编号：S0600520010001联系邮箱：huangxl@dwzq.com.cn联系电话：021-60199793 核心结论 ◼AIDC用电需求爆发式增长，加剧北美电力短缺。需求侧：AIDC基建浪潮下，用电需求爆发式增长，根据IEA，2024-2030年美国AIDC用电量从180TWh增长至420TWh，占2024-2030年美国用电量增量的1/2。供给侧：美国电网装机规模增长缓慢、老旧火力发电机组加速退役，电网设备老旧、稳定性差。区域不平衡：美国数据中心集中建设在PJM/德州/加州等区域，电网互联互通容量低，局部电网面临严重电力短缺问题。缺电现状：当前美国发电项目并网审批平均等待时长约为18-30个月，等待周期长；2025年，AIDC用电需求驱动美国电价平均增长6.9%，其中价格涨幅前十的州中，PJM区域占据一半。 ◼离网发电大势所趋，燃气发电机+SOFC迎来机遇。当前离网主电源方案主要为：燃气轮机、燃气内燃机、SOFC。燃气轮机短缺加剧交期延长：2025年，全球燃气轮机供需缺口达10-20GW，燃气轮机头部厂商在手订单持续积压，新签订单为销售收入的2-3倍，截至25Q4，GEV/西门子在手订单排期已至2029年。头部厂商扩产谨慎，25年全球产能53GW，28-30年扩产到90-100GW，当前扩产计划下，28-30年美国AIDC仍有20-38GW用电缺口。燃气发电机：LCOE维度，高速机＞燃气轮机，燃机联合循环=中速内燃机＞轻燃简单循环，交付周期维度，燃气内燃机更优。25H2起，全球头部燃气内燃机厂商陆续签约AIDC供电订单，燃气内燃机开始普遍应用。截至26Q1，瓦锡兰/颜巴赫/卡特燃气发电机已签AIDC供电订单分别1.2/3.8/7.4GW以上，且广泛用于200MW-4GW的中型/超大型数据中心，产业趋势确定。SOFC：当前成本较高，核心优势在于交付周期最短、发电效率高、未来潜在降本空间大。24年起，头部厂商Bloom Energy陆续签约北美公用事业公司、AIDC供电订单，25H2起，斗山/潍柴等厂商开启扩产，产业加速发展。 ◼投资建议：北美缺电背景下，燃气轮机加剧短缺，燃气发电机+SOFC作为新兴主电源路线有望快速放量。燃气发电机：推荐潍柴动力、银轮股份；建议关注动力新科、玉柴国际、泰豪科技、天润工业、中原内配、中国动力。SOFC：推荐国内进展领先的潍柴动力，关注壹石通、三环集团。 ◼风险提示：AIDC建设及资本开支不及预期风险，竞争加剧风险，技术路线变化风险。 一、背景：AIDC基建潮加剧北美电力短缺 二、主电源：燃气轮机短缺加剧，内燃机+SOFC填补缺口 三、投资建议与风险提示 背景：AIDC基建潮加剧北美电力短缺 需求侧：AIDC用电需求爆发式增长 ◼传统用电方面，2025年美国夏季峰值电力负荷创新高。由于极端高温天气增加、居民及工商业用电增长、数据中心用电需求增长、电网传输设施老化等多方面因素，21-25年，美国夏季峰值电力负荷从720GW增长至759GW，创下近年新高。 ◼美国AIDC用电需求爆发式增长。AIDC用电需求自24年以来爆发式增长，EPRI、LBNL、IEA等政府机构基于已宣布的在建/规划数据中心容量进行预测，中性情形下，2030年美国数据中心用电量约为200-450TWh（24h连续运行下对应22.8-51.4GW装机容量）；麦肯锡、BCG等机构预测涨幅更高，2030年电力需求可达970TWh（对应111GW）。根据IEA，2024-2030年美国AIDC用电量从180TWh增长至420TWh，占2024-2030年美国用电量增量的1/2。 需求侧：云厂商CAPEX增速不减，数据中心基建需求持续增长 ➢2026年预计海外云厂商CAPEX增速进一步提升。2026年，根据BBG一致预测，Amazon、Google、Microsoft、Meta、Oracle5家云厂商CAPEX合计6550亿美元，同比+73%，较2025年增速进一步上行。 ➢2026年预计国内云厂商CAPEX同比+67%。2026年，根据东吴电子组预测及BBG一致预测，字节、阿里、腾讯、百度4家云厂商CAPEX合计5850亿元，同比+79%，保持较高增速。 供给侧：装机规模缓慢增长，老旧发电机组加速退役 ◼供给端，美国目前存量装机规模约为1300GW左右，近6年增长速度缓慢。2018-2024年美国存量装机规模CAGR约为1.7%，增长速度缓慢，其中火力发电CAGR约为-0.9%，可再生能源CAGR约为8.1%。火力发电仍为主流，2024年总装机容量占比约为60.01%。 ◼老旧火力发电机组退役速度正在加快。根据EIA规划，2025-2029年美国电力退役容量达46.5GW，其中燃煤、天然气等火力发电站是退役的主要构成。 美国缺电现状：数据中心并网审批周期长 ◼美国并网许可项目审核周期一年至五年不等，时间较长。近年来美国发电项目并网审批平均等待时长约为18-30个月，等待周期较长。其中气体发电项目及太阳能+电池发电项目等候时间均超过三年。 ◼美国电力项目累计待接入容量2020年后快速增加。2019-2023美国新增排队容量增加3.67倍，总排队容量增加2.54倍。2024年新增排队容量略有下降，系申请周期时间较长导致。 区域不平衡：数据中心集中建设在PJM/德州/加州等区域 ◼PJM是美国目前最大的数据中心市场，德州、加州、东南部区域等亦为主要数据中心聚集地。各州来看，2025年弗吉尼亚州数据中心占比最大，达到14.1%，德州次之，占比约10.1%。根据IEA，美国前5大AIDC集群占全国AIDC总容量的1/2。 ◼数据中心的高度区域集中，使得局部电网压力远大于美国平均。根据IEA，弗吉尼亚州AIDC用电占当地供电的25%，美国已有6个州AIDC用电占当地供电的10%以上。 区域不平衡：美国区域电网互联互通容量较低 ◼北美电力系统由六个区域主体组成，区域间互联互通容量较低。美国电网为分散式复杂系统，跨区电力输送规模有限。根据NERC统计，绝大部分地区输电能力在2000MW到6000MW之间，远小于实际需求。 ◼加州、ERCOT等传统数据中心聚集地受热浪等天气影响明显，区域间输电能力的不足加剧局部电力短缺风险。根据NERC评估，加州、ERCOT、PJM等区域将成为未来10年跨区域输电项目建设的主要集中地区。 美国缺电现状：电网老旧，供电稳定性差 ◼美国电力基础设备寿命老旧。根据美国土木工程师协会2025年统计，美国70%的输电线路已使用25年及以上，60%的断路器使用年限超30年，电网设备老化明显。 ◼电力故障导致美国数据中心停机的情形占比越来越高。2020-2024年，美国数据中心停机原因中，电力故障占比由2020年的37%增长至2024年的54%，表明美国电网老化、极端天气频发等因素对数据中心供电可靠性造成冲击。 美国缺电现状：区域电价明显上涨 ◼数据中心需求推升美国部分地区电力价格上升。美国电力价格高位集中在加利福尼亚州、PJM等区域，与数据中心分布呈现高度相似性。据EIA数据显示，2024-2025年，美国电力价格平均增长6.9%。美国电力价格涨幅前十的州中，PJM区域占据一半，其中华盛顿特区以超26%的涨幅位居第一，凸显区域电网供需紧张与容量成本抬升的影响。 主电源：燃气轮机短缺加剧，内燃机+SOFC填补缺口 主电源方案综合对比 ◼当前数据中心主电源方案考量的主要因素：交付及建设周期、LCOE、发电稳定性。 ◼交付及建设周期：核电/并网/风电周期较长，重燃CCGT＞轻燃＞内燃机/光伏＞SOFC；LCOE：SOFC＞高速内燃机＞重燃CCGT＞轻燃CCGT=中速内燃机＞轻型燃气轮机＞光伏；发电稳定性：重燃＞轻型燃气轮机/航改燃＞SOFC＞燃气内燃机＞光伏。 燃气轮机：25年缺口达10-20GW，北美+中东需求高增 ➢燃气轮机按照功率可分为重型燃气轮机（>100MW）、轻型燃气轮机（<100MW）。 ➢航改燃气轮机属于轻型燃气轮机，以航空燃气涡轮发动机为基础进行改造，研制周期短，性能与其他轻型燃气轮机类似。 燃气轮机：25年缺口达10-20GW，北美+中东需求高增 ◼2025年全球燃气轮机供需缺口达10-20GW。根据McCoy，2025年全球燃气轮机新增订单量预计达70GW，而2025年全球燃气轮机厂商产能仅50-60GW，存在明显供需缺口。 ◼燃气轮机需求增量主要来自北美+中东。2025H1，全球新增燃气轮机订单达42GW，其中北美/中东分别占比45%/29%，2024年北美/中东订单分别达14.9/16.0GW，25H1分别达18.6/12GW。 燃气轮机：头部厂商在手订单持续积压，交期延长 ◼GEV：25Q4，GEV新签订单10.2GW/117亿美金，订单/销售收入比2.0倍；25Q4，GEV在手订单83GW/944亿美元，在手订单为25年收入的4.8倍，根据GEV扩产计划推算，当前在手订单排期到29H2。 ◼西门子：25Q4（FY26Q1），西门子新签订单13GW/88亿欧元，订单/销售收入比达2.8倍；25Q4，西门子在手订单80GW/600亿欧元，在手订单为25年销售收入的4.8倍，根据西门子扩产规划推算，当前在手订单已排期到29Q1。 ◼三菱重工：25Q4（FY25Q3），三菱重工新签重型燃机8台/34.1亿美元，全年订单/销售收入比达2.6倍，当前在手订单75台，为25年交付台数的1.9倍。 燃气轮机：头部厂商扩产谨慎，缺口持续存在 ◼燃气轮机厂商扩产谨慎，25年全球产能53GW，28-30年扩产到90-100GW。当前西门子/GEV/三菱等头部厂商扩产较慢，主因：1）燃气轮机重资产、回报周期长，历史上行业需求具有周期性，上一轮下行周期2013-2018年，全球燃气轮机需求从60GW下降至30GW，头部厂商面临严重的亏损和裁员问题；2）供应链紧张，主要体现在叶片、大型锻件环节。 ◼当前扩产计划下，28-30年美国AIDC仍有20-38GW用电缺口。据我们测算，28-30年，全球燃气轮机可满足的北美AIDC用电功率约22-25GW，而美国AIDC装机总需求为47-70GW，若90%为离网发电，则有20.5-37.9GW用电缺口无法由燃气轮机满足。 燃气发电机：可用作AIDC主电源，分为中速机及高速机 ◼燃气轮机与燃气内燃机工作原理不同。燃气轮机通过加压使燃气燃烧推动涡轮叶片旋转做功发电；内燃机通过点燃燃烧物推动活塞往复式运动做功发电。 ◼应用于AIDC的内燃气包括中速机与高速机。高中机功率通常5MW及以下，启停速度快，柴油高速机常用作备用电源，燃气高速机可用作主电源；中速机功率通常在6-20MW，启停较慢，燃气中速机可用作主电源。 燃气发电机：最适合50-400MW中型离网数据中心 ◼燃气发电机最适合50-400MW中型离网数据中心。50MW以下分布式发电适用燃气高速机、SOFC、轻型燃气轮机，50-400MW中型数据中心适用燃气轮机及燃气发电机，当前客户核心关注交付周期、模块化、运营成本、排放等。400MW以上大型数据中心更适用重型燃气轮机，但由于大型数据中心通常分多阶段建设，也可使用燃气发电机。此外，当前多技术路线组合应用增加，离网数据中心可采用主电源燃气轮机+燃气发电机，配套柴发备电+储能调峰等多种电源组合发电。 400MW以上大型项目可能也是瓦锡兰（中速机）优势领域，通常分阶段建设（如每阶段200MW），且多技术路线组合应用有增加 燃气发电机：较燃气轮机冗余容量低、LCOE更低 ◼冗余容量：燃气发电机优于燃气轮机。以300MW数据中心为例，为满足99.9%可用性，CCGT重型燃气轮机需510MW，航改燃气轮机需465MW，燃气中速机需358MW，分别对应1.7/1.55/1.2冗余系数；此外，燃气轮机需配套备用电源，燃气中速机可作为桥接电源后续转备电