新能源+AI系列研究：AI驱动全球电力重构，重视产业链长期机遇

钟欣材S1190524110004证券分析师：分析师登记编号： 刘强S1190522080001证券分析师：分析师登记编号： 报告摘要 AI算力爆发推动美国电力需求，数据中心因算力带来大量能源基建需求。过去近二十年美国用电量增长基本停滞，而生成式AI的崛起扭转这一态势，数据中心成为电力负荷增长的核心引擎。但美国电网基础设施严重老化，跨州输电项目审批繁琐、建设周期较长，与AI数据中心较短的建设周期形成错配，电力供应成为制约AI产业扩张的最大瓶颈。 电网瓶颈倒逼全球算力多极外溢，中东、东南亚、非洲、北欧等新兴区域成为核心承接地。美国电网接入难、审批周期长的问题，推动科技巨头与算力资本向海外转移。中东低成本天然气、丰富光伏资源及主权基金支持；东南亚采取先稳基荷再转绿策略；非洲趁AI时代算力需求与本身电力基建发展融合；北欧则凭借极低PUE与充沛绿电资源，逐渐成为欧洲AI算力核心节点。全球算力外溢与并网拥堵，共同引爆电力基建产业链，中上游环节迎来发展的历史性机遇。并网周期过长 倒逼科技巨头主动转型，采用EAAS（能源即服务）模式脱网自建供电。中游设备层中，燃气内燃机、SOFC（固态氧化物燃料电池）成为脱网供电的核心选择，变压器等输配电设备面临全球供给紧缺、交付周期拉长的局面；AI机柜功率提升推动配电架构向800V直流升级，固态变压器（SST）打开长期技术空间。上游资源层中，天然气成为中期核心基荷能源，核电凭借零碳、高容量系数优势迎来复兴，铀矿与SMR（小型模块化反应堆）进入价值重估阶段。产业链相关公司：1）出海核心设备：聚焦变压器、开关设备龙头企业，如思源电气、金盘科技等；2）自 备电解决方案：SOFC、燃气轮机、储能产业链受益，如Bloom Energy、海博思创等；3）能源新成长：布局受益于核电重启的铀矿及SMR相关标的，把握长期价值重估机遇，如中广核矿业等。风险提示：美国AI需求不及预期、供应链扩产进度不及预期、地缘政治及贸易政策风险。 目录 1、美国电力供需重构，AI驱动开启能源基建新周期 2、全球算力多极增长，新兴区域承接外溢新机遇3、电力基建产业链分层，把握分阶段投资新框架4、产业链相关公司：聚焦资源、设备、算电协同三方向5、风险提示 1.1美国电力告别“十年停滞”，AI驱动负荷增长曲线陡峭上扬 从宏观周期看，美国电力需求正在经历历史性的拐点。过去近二十年间，美国全社会用电量增长基本停滞，电力行业一度被视为典型的低增长基础设施。然而，自2023年生成式AI爆发以来，数据中心建设与先进制造扩张显著推高了未来负荷预测，长期停滞的电力需求重新进入加速增长阶段。 AI数据中心正成为新增负荷的“超级引擎”。仅在过去三年，美国未来五年的用电峰值增长预测就从24GW激增至166GW。预计在2026-2035年的长周期内，单纯的“算力基建”将不可避免地彻底转变为“能源基建”。美国数据中心用电量将从2023年占据全美总电力的4.4%，激增至2028年的6.7%-12.0%甚至更高，非线性的需求爆发让电力供给成为制约AI发展的第一资源。 资料来源：劳伦斯伯克利国家实验室、国际能源署、美国电力研究院、太平洋证券 资料来源：劳伦斯伯克利国家实验室、国际能源署、美国电力研究院、太平洋证券 1.2供需的物理错配：算力激增受限于电网老龄化 美国脆弱的物理底座正在经受极端考验。美国现有的电网骨干主要建于20世纪50-70年代，设计之初并未预料到当今庞大的数字化负荷需求。这种基础设施的老龄化不仅导致系统运行效率低下，更使得电网在面对高密度AI负荷时显得捉襟见肘，物理承载能力脆弱。 建设周期的极度错配进一步放大了这一供需矛盾。建设一个100MW级别的AI数据中心通常仅需18-36个月可完成。但为其提供配套电力输送的新建跨州高压输电线路，受制于复杂的审批和环境评估，通常需要7-10年甚至更长的时间才能落地，使得大量数据中心项目面临严峻的并网排队延误。为缓解算力与电网的建设错配矛盾，美国三大区域电网2026年已获批总计750亿美元的输电扩容项目，核心聚焦765千伏特高压线路建设，这一标志性事件正式开启美国电网大规模升级周期，也将直接拉动高压输配电设备的刚性需求。 资料来源：IEA、美国能源部、METI Japan、太平洋证券 资料来源：LBNL、太平洋证券 1.3体制溯源：美国电网的“割据”现状与多头监管泥潭 美国电网建设受限的深层根源，在于其碎片化的历史体制。美国电网早期由各地企业分散自建、互不联通，后续在政策推动下强制开放电网接入、推进市场化改革，逐步形成由联邦能源监管委员会（FERC）、区域输电组织（RTOs/ISOs）与各州公用事业委员会（PUC）多方共管、权责分割的治理格局。输配电体系高度分散，缺少类似中国国家电网那样统一的顶层规划与集中调度机制。 这种“合作联邦制”带来了显著的条块分割与跨区资源调配壁垒。各州在环境审批、土地征用、成本收益分配上存在明显利益分歧，使得跨州大型输电项目常陷入长达十余年的审批困境。尽管FERC负责监管跨州输电与电力批发市场，但州内线路选址与落地权限仍由各州掌握。这种体制性的滞后与割据，直接导致美国跨区域输电能力薄弱，难以实现全国范围内能源的高效统筹与快速调配。图表1.3：美国分散的二十五个独立电力市场模块区域 资料来源：EIA、太平洋证券 1.4中美对比：美国低效的市场博弈与并网拥堵缓慢 与中国集中统一的电网架构形成鲜明对比，美国电网在私有化主导、分散化运营的模式下，长期受制于低效的市场逐利逻辑。输电资产多由地方私营电力企业持有运营，企业决策以短期投资回报为核心，而非全国能源统筹。在电网扩容、线路升级等回报周期长、收益率偏低的公共基础设施领域，私营主体普遍缺乏长期投入意愿，进一步加剧了电网容量不足与设施老化问题。 这一投资不足叠加区域分割的现状，直接引发了严峻的并网拥堵情况。新能源项目与数据中心负荷普遍面临漫长排队，全美并网周期平均已接近五年。电网接入速度的严重滞后，与AI产业高速扩张、快速落地的刚性需求形成尖锐矛盾，成为算力发展的关键瓶颈。 资料来源：劳伦斯伯克利国家实验室、太平洋证券 资料来源：德克萨斯州电力可靠性委员会、太平洋证券 1.5供需错配导致容量定价机制失效与电力通胀时代 供需物理连接的约束，最终传导至电力市场，转化为高企的账面成本，定价机制的异动持续敲响缺电警报。在可用自然容量核算方式由等效强迫停运率改为等效带载能力（ELCC）的背景下，美国核心区域的有效供给得到很大的抑制。 算力对电力需求的加速发展，标志着美国正式进入“电力通胀时代”。AI数据中心多扎堆于光纤便捷、初始电价偏低的区域，对当地电力形成强烈虹吸效应，进一步加剧空间层面的供需失衡。这种失衡不仅推高区域批发电价，将原本充裕的电力转化为稀缺资源，更会让高昂的容量电费、输电升级成本层层传导，长期大幅抬高AI基础设施运营成本，倒逼科技巨头重新审视并调整能源获取策略。 资料来源：Apollo Academy、太平洋证券 目录 1、美国电力供需重构，AI驱动开启能源基建新周期 2、全球算力多极增长，新兴区域承接外溢新机遇 3、电力基建产业链分层，把握分阶段投资新框架 4、产业链相关公司：聚焦资源、设备、算电协同三方向5、风险提示 2.1全球算力投资外溢趋势：从瓶颈约束到多极增长 资本不会在关键瓶颈上无限等待。在美国，电网接入难、输电扩容周期长、电力容量紧张与审批流程复杂。许多云厂商与算力资本正加速转向海外市场，寻求更充足的电力供应、更稳定的土地资源与更高效的审批环境。 全球算力基础设施投资已形成多点开花的新格局。中东依托国家级战略与强力政策支持，成为数据中心与算力园区的重要聚集地；东南亚凭借数字经济高速增长、互联网枢纽地位与灵活的产业电力政策，成为算力布局热点。非洲以数据中心作为稳定电力需求方，吸引国际资本参与电网与新能源建设；欧洲受电网容量与能源政策驱动，算力持续向北欧等绿电充足、冷却条件优越地区转移。新兴市场普遍具备“新建即升级”的后发优势。这些地区可实现数据中心、电网扩容、储能系统与新能源基地一体化规划、同步建设，形成算力与能源协同发展的高效模式，进一步承接全球算力需求外溢，成为未来AI基础设施增长的重要动力。 资料来源：Statista、太平洋证券 资料来源：仲量联行、太平洋证券 2.2全球算力迁徙新焦点：中东凭借能源与制度优势崛起为算力高地 资源禀赋驱动中东能源模式转型。中东凭借独特资源优势成为新兴核心区域。沙特、阿联酋等国将低成本天然气与丰富光伏资源相结合，依托主权财富基金大力投入，正从传统能源出口国向数字智能出口国转型。在国家战略推动下，跨国算力合作快速落地，有望直接带动区域AI基础设施高速增长。 制度优势打造全球算力承接避风港。中东凭借高效审批与优惠政策形成强劲吸引力，沙特NEOM新城、迪拜DIFC等自贸区提供快速审批、100%外资持股与零企业税等政策支持。凭借“免税+极速审批”优势，当地可快速落地高等级大型GPU集群，既满足阿拉伯语大模型等本土训练需求，也成为承接全球算力外溢、稳定可靠的核心承接区域。 2.3东南亚务实算力策略：先稳基荷再转绿，海岛成算力桥头堡 “先上车后转绿”保障算力用电刚需。面对全球科技巨头对电力的极度渴求，东南亚国家采取务实的跨越式发展策略。以印尼《2025–2034电力供应业务计划（RUPTL）》为例，为支撑8%经济增长与大规模数据中心用电需求，该国规划新增69.5GW电力装机。这些区域长期以可再生能源为目标，优先保障数据中心必需的基荷电力稳定，同时同步建设大规模光伏与储能，形成新旧能源协同并进的格局。 海岛区位优势承接全球算力外溢。在务实政策推动下，具备独特地理条件的海岛成为算力落地的核心桥头堡。紧邻新加坡的印尼巴淡岛，凭借低地震风险、低廉充裕的土地与成熟海底光缆网络，大量承接新加坡因土地、电网饱和而外溢的算力需求。 2.4非洲新契机：数据中心作为电网基建的“基石客户” 随着云计算和AI服务需求增长，数据中心正在成为部分非洲电力系统的重要“锚定客户”。其稳定且大规模的电力需求，使发电项目和电网扩容更容易获得融资，从而吸引国际资本进入电力基础设施建设。南非、肯尼亚、尼日利亚等国家正出现这一趋势。肯尼亚电力结构中可再生能源占比较大，其中地热提供稳定的基荷电力，为绿色数据中心提供了重要能源基础。在这一模式下，大型数据中心不仅推动数字经济发展，也可能促进电网扩容和可再生能源投资，从而间接提升区域电力基础设施水平。 资料来源：非洲数据中心协会、太平洋证券 2.5欧洲算力版图重构：传统枢纽拥堵，AI数据中心加速北移 要素红线与监管趋严倒逼传统枢纽（FLAP-D）动能置换。长期以来，欧洲算力高度承载于传统五大都会区，导致局部电网承载力触及极限。受限于基础设施过载，英国、爱尔兰等地新项目并网排队周期实质性拉长，远超商业投资容忍度；叠加德国等国推行的《能效法案》硬性实现高绿电覆盖率，加速资本向外围扩散。 北欧凭借能效禀赋与并网优势跃升为AI算力战略高地。面对AI训练任务单机柜30-80kW的极端热密度需求，北欧地区凭借极低PUE标杆值和充沛的可再生能源，确立了天然的成本护城河。这一“算力北移”趋势有望深度联动海上风电与跨区高压直流输电（HVDC）投资，构建起欧洲数字经济的新增长极。 目录 1、美国电力供需重构，AI驱动开启能源基建新周期 2、全球算力多极增长，新兴区域承接外溢新机遇 3、电力基建产业链分层，把握分阶段投资新框架 4、产业链相关公司：聚焦资源、设备、算电协同三方向5、风险提示 3.1中长期电力基建投资框架：分阶段推演与产业链分层 中长期视角下需以产业框架梳理电力基建投资机会。站在2026–2035年中长期维度，需依托产业研究框架重新挖掘电力基础设施投资价值，并结合时间维度动态推演不同阶段的核心需求。2026–2028年为算力基建快速建设期，核心诉求是快速通电，电网设备扩建与燃料电池