电新前沿观察：数据中心拉大美国电力装机需求 光储、SOFC 是目前可行的解决方案

　　核心观点
　　AI 数据中心对美国用电容量带动显著，我们基于主要厂商芯片出货测算2025-2028 年美国AI 需求带来的电力容量需求分别为19、31、47、67GW。在煤电、油电逐步退坡背景下，虽然近年来天然气发电装机有所增长，但美国的稳定可控电源装机仍在下降。我们测算考虑常规负荷和数据中心负荷，2025-2028 年美国稳定电源装机需求分别达到49、64、84、109GW。由于燃机产能限制和核电建设周期太长等原因，我们认为目前可行的解决方案为光储或SOFC。推荐宁德时代、阳光电源、海博思创、亿纬锂能等，建议关注三环集团、Bloom Energy（美股）、Fluence Energy（美股）等。
　　摘要
　　数据中心拉动美国用电量再次上行
　　2005 年至2020 年美国用电量需求整体呈现出相对平稳的趋势。
　　与之鲜明对比的是，预计2020 年至2026 年，美国总用电量需求复合增速将达到1.7%。EIA 预计，2025 年、2026 年总用电量仍将增长，其重要的增长动力来自于工商业侧（包括数据中心）、工业侧（包括制造业）。
　　美国数据中心电力容量需求较大
　　我们基于主要厂商芯片出货及对应电力侧公告测算2025、2028 年美国AI 需求带来的电力侧新增容量分别为19、31、47、67GW，三年CAGR 约为42.4%。
　　美国电力装机容量告急，光储、SOFC 是目前可行的解决方案美国多年峰值电力负荷保持在770GW 左右，24 年增长到接近800GW 预计与数据中心、新型制造业等有关。在煤电、油电退出背景下，即使气电仍在发展，美国的稳定电源装机却出现了下滑。
　　若以稳定可控电源/峰值电力负荷之比约为1.25 作为美国电力系统稳定的阈值，则考虑每年新增常规负荷和数据中心负荷的情况下，我们测算2025-2028 年每年稳定可控电源需求分别达到49、64、84、109GW。目前小堆核电因建设周期过长等难以短期上量，光储、SOFC 成为可行的解决方案。考虑SOFC 产能扩张和燃机现存产能后，储能需求2025-2028 年仍达到38-95GW。
　　投资建议
　　光储、SOFC 是解决美国电力装机缺口的可行方案。推荐宁德时代、阳光电源、海博思创、亿纬锂能等，建议关注三环集团、BloomEnergy（美股）、Fluence Energy（美股）等。
　　一、 数据中心拉动美国用电量再次上行
　　1.1 美国用电量将再次呈现上行趋势
　　根据美国能源信息署数据，2005 年至2020 年美国用电量需求整体呈现出相对平稳的趋势。与之鲜明对比的是，预计2020 年至2026 年，美国总用电量需求复合增速将达到1.7%。EIA 预计，2025 年、2026 年总用电量仍将增长，其重要的增长动力来自于工商业侧（包括数据中心）、工业侧（包括制造业）。
　　1.2 工商业/工业侧成为主要驱动领域
　　从各领域用电量占比来看，工商业、用户侧占比相对稍高，工业侧相对略少。2024 年美国总用电量为4 09 7TWh，同比增长约2%。其中工商业、用户侧占比分别为35%、36%；工业侧占比25%。
　　根据EIA 预测，2026 年美国总用电量将达到4305TWh，2020 至2026 年复合增速在1.7%左右。其中，工商业、工业侧用电量需求增速分别为2.6%、2.1%，成为主要的增量驱动领域，尤其是工商业，数据中心带来的用电需求增量强劲。
　　二、 美国数据中心电力容量需求较大
　　我们基于主要厂商芯片出货测算2025-2028 年美国AI 需求带来的电力容量需求分别为19、31、47、67 GW ，三年CAGR 约为42.4%。其中对于英伟达芯片出货量，考虑60%供美国本土，而其他厂商则考虑100%供美国本土。
　　三、 美国电力装机容量告急，光储、SOFC 是目前可行的解决方案根据北美电力可靠性公司（NERC）数据，2011-2024 年美国电力负荷增长平缓，以夏季峰值负荷来看，历年均保持在770GW 左右，但2024 年美国峰值电力负荷较2023 年增长较为明显，从761GW 增长到799. 8 GW ，电力负荷增长较快的地区主要包括美国中部地区、德州、西北部地区（科罗拉多州、爱达荷州、蒙大拿州等）、西南部地区（亚利桑那州、新墨西哥州），可能与这些州的数据中心项目建设有关。
　　根据NERC 预测，未来美国峰值电力负荷年均增速约为2%，因此2025-2028 年每年新增负荷约20 GW ，我们假定这一预测代表美国未来负荷正常增速，即未考虑到数据中心大规模发展时，美国未来4 年，每年峰值负荷增长约20GW。
　　根据美国能源信息署（EIA）数据，美国2024 年电力总装机约为1198GW，其中占据最高比例的是天然气发电，近年来维持在480-490GW；煤电装机容量从2011 年的314GW 下降到2024 年的172GW，几乎减少一半；燃油发电也从50GW 下降到约28GW；核电从101GW 略降至97GW，有恢复增长趋势；水电基本维持稳定；垃圾、地热发电装机量较小。而得到较大发展的电源形式为太阳能、风电和电池储能，2024 年分别已达到122 GW 、152GW、26GW。
　　但如果考虑稳定可控电源，即排除掉太阳能、风电这两种不稳定电源之后，可控电源的总装机反而是下降　　的，从2011 年的974GW 逐步下降到2024 年的923GW，主要因煤电退坡较快，油电也有下降，而气电的增长不足以弥补前两者退出所致，电池储能近几年才得到发展，也不足以弥补稳定可控电源装机的减少。
　　若以稳定可控电源装机/峰值电力负荷之比作为电力系统稳定度的标志，则根据过去若干年情况，该比值应在1.25 左右。则根据我们对未来美国AI 数据中心电力容量需求，加上NERC 对美国未来新增功率（约每年20GW）的预测，我们对美国未来稳定电源装机需求的预测如下：
　　考虑到美国的稳定可控电源总装机量近年来没有增长，假设传统能源不再下降（主要是煤电、油电、气电、核电等），美国未来每年新增稳定可控电源需求也至少需达到上表中的水平。
　　目前来看，美国可以选取的解决方案主要包括：
　　（1）光伏（或风电等可再生能源）+储能：交付迅速、度电成本具备显著优势根据Lazard 的研究，可再生能源+储能供电相比传统能源已具备经济性，在绝大部分情况下，光伏配储、风电配储的平准化度电成本（LCOE）都低于天然气发电。La zard 认为，光伏+储能、风电+储能，在配储时长为4小时时，相较天然气联合循环发电和调峰天然气发电具备经济性。在包含额外的补贴（如IRA 法案中的“ 能源社区”税收抵免补贴）时，光伏配储、风电配储的度电成本分别可低达38 美元/MWh、8 美元/MWh，低于天然气联合循环最低约45 美元/MWh 的度电成本。
　　2023 年12 月，Meta 与可再生能源开发商Orsted 签订了一个光伏+储能的PPA 协议，这个项目使用30 0MW光伏搭配300MW/1200MWh 储能，为Meta 的数据中心提供7×24 小时清洁电力供应。谷歌的目标是 2030 年实现全天候无碳能源运营，其内华达州“光伏+储能”项目通过 350 MW 光伏， 250MW/1GWh 的电池储能系统，以PPA 购电协议购买该项目的全部电力产出。
　　目前，北美现存的新能源+储能为数据中心供电的项目多以PPA 购电协议的形式进行，也正在探讨通过专线甚至离网供电的可能性。
　　（2）SOFC（单体固态氧化物燃料电池）：交付迅速，已实现与燃气轮机的平价SOFC 较普通燃气轮机具有交付快速、清洁环保、安装便捷等优点。考虑OBBB 法案对燃料电池的补贴后，可实现与普通轮机度电成本平价，具备承接燃气轮机外溢的经济性。单GW 的设备投资额约1-2 亿美金， 扩产周期约1-1.5 年（不考虑厂房建设），比普通轮机的扩产周期更快。目前Bloo m energy 具备1.2GW 的产能，预计26 年底可实现2GW 产能储备。
　　（3）燃气轮机：产能限制大、交期显著延长
　　目前，北美燃气轮机供应主要由三大巨头（通用电气、西门子能源、三菱重工）主导，从订单排期来看，GE Vernova 称其A 级燃气轮机的订单排队时间已经长达3-4 年，其7F 和9F 等成熟机型的排队时间也显著延长。西门子能源和三菱重工大型高效燃机的交付周期普遍在2.5 年到4 年之间。卡特彼勒旗下的Solar Turbines其中小型工业轮机的需求同样强劲，交付周期也从过去的几个月延长至18 个月到2 年半左右。
　　目前，估算通用电气、西门子能源、三菱重工每年发电用燃机产能分别约为11.5-13.5GW、4.5-6.5GW、2. 5-4.5GW 之间，三家总和年产能约20GW，远远无法满足美国每年数十至上百GW 的电源装机需求。
　　（4）小堆核电（SMR）：目前尚未有投运项目，建设周期长尽管微软已招聘核电高管，并已与星座能源签署协议，直接从其核电站采购零碳电力，也已与Helion Energy（一家核聚变初创公司）签署了购电协议。但SM R 的理论建设优势（2-3 年）尚未被实践验证。首个项目的实　　际周期可能仍需4-5 年或更长。目前，前期准备与许可审批就可能长达3-5 年或更长时间，后续即使实现标准化，建设周期也需要3 年左右。
　　因此，我们认为光储、SOFC 是目前美国满足电力装机需求较为可行的两种方案。
　　假设两种情况，其一为传统的煤电、油电等不再退役，则结合美国每年约20GW 的发电用燃气轮机产能，剩余装机需求2025-2028 年也达到29、44、64、89GW，考虑SOFC 产能扩张后2025-2028 年可新增1.2、1 .5、2、4GW 装机容量，对储能的需求2025-2028 年可达28-85GW。其二为煤电、油电继续退役，则美国燃机一部分用于填补煤、油退坡缺口，一部分可以提供净装机增长，假设每年传统能源净增长10GW，则每年剩余装机需求2025-2028 年仍达到39、64、74、99GW，考虑SOFC 装机后，对储能需求2025-2028 年达到38-95GW。
　　四、 投资建议：数据中心带来极大电力装机需求，光储、SOFC 是可行的解决方案
　　我们测算2025-2028 年美国稳定电源装机需求分别达到49、64、84、109GW，为满足这么大的电力缺口，即使考虑美国燃气轮机产能打满，对光储、SOFC 仍有极大需求，而小堆核电则因为建设周期等原因无法在短期放量。考虑SOFC 产能扩张和燃机现存产能后，储能需求2025-2028 年仍达到38-95GW。
　　推荐标的：宁德时代、阳光电源、海博思创、亿纬锂能。建议关注：三环集团（电子组）、Bloom Energy（美股）、Fluence Energy（美股）等。
　　风险分析
　　1）需求方面：国家基建政策变化导致电源投资规模不及预期；电网投资规模不及预期；新能源装机增速下降导致对电力设备需求下降；全社会用电量增速下降等；两网招标进度不及预期；特高压建设推进进度不及预期。
　　2）供给方面：铜资源、钢铁等大宗商品价格上涨；电力电子器件供给紧张，国产化进度不及预期。
　　3）政策方面：新型电力市场相关支持力度不及预期；电价机制推进进度低于预期；电力现货市场推进进度不及预期；电力峰谷价差不及预期。
　　4）国际形势方面：能源危机较快缓解、能源价格较快下跌；国际贸易壁垒加深。
　　5）市场方面：竞争格局大幅变动；竞争加剧导致电力设备各环节盈利能力低于预期；运输等费用上涨。
　　6）技术方面：技术降本进度低于预期；技术可靠性难以进一步提升。
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