克服电网拥堵2.0：解决电力瓶颈以推动人工智能与能源安全

解决电力瓶颈，推动人工智能与能源安全 特邀作者 花旗研究 商品策略 阿什瓦尼·库巴尼花旗公司企业银行全球电力业务负责人 股权研究 袁晓丹 朱玛格 莉莉安·莱顿 劳伟明，CFA田贝拉蒂安·爱安德鲁·卡普洛维茨弗拉基米尔·比斯特里基凯尔·孟格斯斯科特·格鲁伯尚杰戚妮思·D·吴维克拉姆·巴格里斯皮罗·多尼斯 查尔斯·布莱恩·莱文李欣如艾梅珀·赵詹妮·平克里斯·麦道格苏拉杰·内巴尼（CFA）汤姆·沃尔灵顿 凯茜·希普尔德全球能源企业银行业务负责人 JP科维洛花旗财富管理投资组合策略主管 2026年6月29日 参见附录A-1，了解分析师认证、重要披露和研究分析师的关联方信息。 花旗研究是花旗全球市场公司（“公司”）的一个部门，该公司与其研究报告涵盖的公司进行业务往来，并寻求进行业务往来。因此，投资者应注意，公司可能存在利益冲突，从而影响本报告的客观性。投资者应将本报告视为其投资决策的单一因素。某些产品（与作者已发表的研究一致）仅在花旗的平台上提供。 内容 4与花旗银行的一次对话 7人工智能与能源安全 电力基础设施设备前景——聚焦变压器 发电设备：机遇与供应链瓶颈 区域电力市场展望：美国、欧洲、中国、澳大利亚与花旗财富的对话53可操作的点子51 执行摘要 缓缓，然后骤然。对电力、基础设施和发电设备的需求持续增长，主要受以美国为中心的AI数据中心建设驱动。中东冲突加剧了人们对能源安全的关注。随着各国寻求减少进口依赖并限制价格飙升的风险，对可再生能源、电池和电动汽车（EV）的加速采用也将提升电力设备需求。然而，电网扩张似乎无法跟上强劲的需求和供应增长，受制于设备供应链挑战以及许多地区的许可框架。因此，加快电力供应正推动从集中式网络转向更能绕过电网连接延迟的分布式系统。自带发电设备（BYOG），特别是基于美国天然气的供应，正持续获得关注。本报告审视全球电力市场，并探讨缓解电网限制、加速AI部署和能源安全转型的解决方案。 人工智能具有变革性，并且需要大量的资本支出。一些警告称，人工智能的某些方面看起来像是一个泡沫。我们的立场是，权力仍然非常需要，作为...杰文斯悖论（《财富》杂志，4月28日）一旦它站稳脚跟，我们就能看到相关的资本支出在未来得到利用。 此外，能源安全已成为许多国家的首要关注事项。这是最新关注的焦点。国际能源署关于东南亚的报告。与进口的石油和天然气不同，可再生能源通常位于国内。但依赖进口的可再生能源设备则引入了其自身的一套国家安全考量。扩大由国内大量发电驱动的电动汽车（EV）的份额有助于减少石油进口。即使人工智能的电力增长放缓，可再生能源、电动汽车和分布式发电仍然需要更多特定类型的基建设备。 然而，为促进人工智能和能源安全转型所需的电网通常规模庞大，并且在经历了数十年的电气化和经济增长后，其改善速度依然缓慢。加速并网正在推动电网的演进。我们先前的研究，克服交通堵塞：驱动我们的未来（2024年5月）曾探索过解决方案，但电力,需求增长已实现的强度远超预期。电力基础设施设备需求激增，已使供应链承压 ，并延长了等待时间。电网仍将扩张，但电力消费者却无法等待。 因此，对发电设备的需求受到从启动到产生功率所需时间的驱动。从更高效的联合循环燃气轮机，到更小、效率较低的往复式发动机、航空衍生型涡轮机和燃料电池，再到使用可再生能源和储能系统。上述列出的许多发电设备在美国的需求都需要天然气供应。这可能推动美国中游领域进一步繁荣。 本报告汇集公司各领域专家，对这一宏观趋势进行研究——涵盖研究（全球大宗商品、公用事业、工业、材料和美國中游业务）以及与银行和财富相关的问答——以进行整体性研究。 袁富华 能源战略商品研究主管 与花旗银行对话 花旗银行工作人员并非研究分析师，此处提供的信息不构成“研究”，因为“研究”一词是根据相关法规定义的。除非另有说明，任何对研究报告或研究建议的提及均不表示整份报告，本身也不被视为建议或研究报告。 阿什瓦尼·库巴尼他是花旗集团电力企业银行全球主管。他负责公司在电力、公用事业和可再生能源领域的重点客户关系。阿什瓦尼的专业领域集中于塑造全球能源格局的关键主题：能源转型、能源安全、可持续性、清洁能源，以及为人工智能和数据中心快速增长的电力需求。 对电力设备的需求十分强劲，这得益于数据中心电力需求的强劲增长，以及全球部分地区的可再生能源和电动汽车的重新加速发展，部分原因是出于能源安全需求。 您认为在设备领域，关键的供应链瓶颈是什么？ 输配电和燃气发电的供应链最为紧张。燃气轮机的成本是过去的2-3倍，而且变电站/变压器和开关设备存在短缺。 您认为市场是否低估了这些供应链瓶颈的规模和持续时间？ 我们相信市场尚未理解供应链的真实问题，并且整个供应链的实际积压/交付时间表普遍存在模糊不清的情况。 随着电网改进未必能跟上电力需求，越来越多的项目开发商选择“自备发电”。1然而，燃气轮机的订单目前非常强劲，因为更新的(BYOG)理念已出现。 由于OEM（原始设备制造商）历来对增加过多产能持谨慎态度，那么涡轮机制造商和发动机制造商及其供应商是否对AI驱动的电力需求增长充满信心，足以证明扩大产能的合理性？ 需求是真实的，但对于增加产能而言，OEM厂商必须着眼于更长远，以确保达到其设定的门槛回报率。因此，决策过程变得缓慢，导致买家将注意力转向其他供应来源。 更新的分布式发电理念——比如航空衍生涡轮、往复式发动机或其他技术——作为替代方案前景如何？ 他们正在将油田/航空领域的原用途发电机/发动机重新用于提供计量后（BTM）的数据解决方案。2用例价值很高，但供应有限，且解决方案更为微妙和复杂。 部分数据中心项目被推迟或取消。典型的数据中心开发周期是怎样的？哪些关键因素会影响其时间？ 典型数据中心建设需要两年时间，但如果需要新一代技术，所需电力供应可能需要3至5年，这会造成一段供应缺口期。电力短缺和互联复杂性正迫使开发商优先考虑那些互联和电力供应更具可见性的地区。 凯茜·希普尔德她是花旗集团全球能源企业银行部负责人，负责全球能源客户的战略与资本配置。凯茜在美国和欧洲拥有超过20年的银行经验，专精于与能源和清洁能源客户合作，涵盖债务、股权、收购融资、衍生品及其他信贷相关产品等各类交易。 美国的数据中心越来越多地使用天然气发电设备。这对美国及全球的天然气前景都产生了影响。 美国能源公司如何应对天然气需求预计将增长以支持人工智能数据中心发展的局面？ 人工智能数据中心热潮已成为新增电力需求预测的主要驱动力之一，天然气预计将成为满足该需求的关键电力供应部分。能源客户正直接与开发商和超大规模企业合作，寻找与现有天然气资源和基础设施共址的数据中心地点，由此推动了自带气体（BYOG）趋势。此外，我们的客户正积极争取数据中心合同，特别是在弗吉尼亚、德克萨斯、佐治亚和俄亥俄等关键地区，以支持包括新管道连接、额外压缩和储存基础设施等在内的额外基础设施投资。 数据中心天然气需求是否足够大且合同是否足够多，足以证明建设新的管道基础设施的合理性？ 该行业正处在应对这一基础设施问题的早期阶段。如果我们看到增长和相应的需求上升到预期的水平，我们很难想象一个不需要建设数十吉瓦的新燃气电厂以及相应的天然气基础设施来满足这种需求的世界。如今，重点是利用现有基础设施快速接入市场。开发商和超大规模企业正越来越多地将数据中心建在现有的燃气资源附近，从而利用既有的基础设施。这是德克萨斯州项目高度集中的关键因素之一，该州。贝恩盆地ﻡ受益于靠近皮 数据中心燃料成本，这究竟是短期内的五年过渡，还是一个更长期的二十年基础负载机会，抑或更像是一种备用/灵活性产品？ 这确实涵盖了所有以上方面。天然气在数据中心扩张中扮演着多方面的角色。对于以速度为先的开发者而言，它是“厂网联接”项目的必要燃料，在这些项目中，现场发电可提供基础负荷电力，同时等待电网连接。这导致了一种在现有天然气基础设施附近建设现场发电的战略。然而，这种方法受到长达五年的燃气轮机积压的严重阻碍。展望未来，随着电网的扩张，天然气将与核能和可再生能源一起，继续成为基础负荷电力组合的基石，确保所有时间范围内的持续需求增长。 哪些地理区域或页岩油气田正吸引着最多的关注？ 随着电力供应日益成为数据中心发展的关键制约因素，开发商正通过在燃料产地直接建设新的发电设施来规避电网限制，这导致项目战略性地集中在德克萨斯州，靠近佩德蒙盆地，同时我们在宾夕法尼亚州和俄亥俄州的马塞勒斯- Utica页岩区也日益看到需求增长。 燃气发电机组为数据中心服务，在极端天气情况下（例如，供暖需求极高的寒冷天气峰值期）能运行多久？有哪些潜在的缓解措施？ 我认为这与其说是关于天然气的问题，不如说是关于需要建立混合系统的问题，这些系统将电网连接与自备发电、电池储能等相结合。开发商们非常关注持续的基荷电力。我们越来越多地看到开发商同意在高峰时段削减用电，以争取更快的电网连接。当自备发电由天然气供应时，这为发电增加了一层安全保障。使用将天然气与电池储能相结合的混合系统提供了一种缓解措施。电池可以调度以应对短期需求，从而减轻高峰时段对电网或现场天然气发电的即时压力。 您认为，天然气在全球其他地区的电力数据中心的使用程度如何？还是说这更是一个美国现象？ 那将因地区而异。在拥有有意义的天然气资源和基础设施的国家和地区，我们预计趋势将类似于美国。例如，在加拿大阿尔伯塔省，我们已经看到类似的共址趋势正在出现。对于进口天然气的国家，它们将根据当地需求和经济效益，采取全方位能源方法来扩大发电能力，以满足日益增长的AI驱动数据中心需求。 人工智能与能源安全 人工智能驱动数据中心增长 低PUE，高计算效率 人工智能是追踪的数据中心需求的主要来源，其需求将从2023年的4.3吉瓦（约12%的份额）增长到2030年的约110吉瓦（占70%的份额）。 PUE的下降反映了持续提升的效率，这有助于缓解电力限制，同时支持人工智能驱动的增长。 在用数据中心容量的显著增长 2025年，美国数据中心容量超过50吉瓦，自2020年以来以24%的复合年均增长率增长。其中，MISO引领增长（复合年均增长率为43%），而ERCOT、SPP和SE也经历了强劲扩张，这得益于AI驱动需求的加速。 S. 电力价值链：关键基础设施机遇 U. 设备领域的机遇十分广阔，因为众多行业都需要类似的电气硬件。全球已有超过2,500吉瓦的可再生能源、储能和大型负载项目因排队进入电网而停滞，这需要每年进行电网投资、扩大电网供应链以及提升劳动力能力。 发电机升压变压器 电气设备市场 预计到2030年市场规模将增长至650亿美元。 用于天然气发电植物，太阳能/风能/储能电站自带设备设施需求增加了超过自2019年以来增长了270%大型单元交付周期长达3至4年 关键组件交付周期 = 18-36个月 中高压开关设备与断路器 变电站变压器 大型电力变压器 自2019年以来需求增长了超过110% 自过去五年以来价格大约上涨了80% 用于数据中心电气室、变电站和电网互联点 用于配电变电站、数据中心变电站和输电网络 单元交付周期 = 12 - 30+ 个月 大件产品交付周期 = 24-48个月 全球能源安全需求提升，推动中国清洁技术发展 全球电动汽车需求重新加速 2025年，全球电动汽车销量突破2000万辆，同比增长约20%，主要得益于欧洲、中国以及新兴市场的强劲增长。 日益增长能源安全问题正加速对可再生能源和储能的投资，推动中国清洁技术出口创下纪录需求。 克服交通堵塞 驱动因素：人工智能与能源安全 商品策略观点 袁小丹 休·莱顿商品策略 1. 人工智能市场向我们揭示了权力稀缺的哪些信息 人工智能市场信号表明，电力获取除了是基础设施问题外，还是限制收入和成本的因素。在电力与计算资源稀缺的环境下，主要模型供应商正通过大量预留容量举措，旨在大幅提升算力，而前沿模型提供方则持续与基础设施所有者签