北美燃气轮机发电机组深度：AI算力需求催生用电量缺口，燃气轮机产业链有望重点受益

北美燃气轮机发电机组深度AI算力需求催生用电量缺口，燃气轮机产业链有望重点受益请务必阅读正文之后的免责声明部分首席证券分析师：周尔双执业证书编号：S0600515110002zhouersh@dwzq.com.cn2025 年 1 月 3 日证券研究报告·行业研究·机械设备2投资要点◆北美AI需求快速增长，燃气轮机发电或成短期最优解决方案。2023年以来人工智能算力市场保持高增趋势，海内外科技巨头开启算力“军备竞赛”。AI数据中心建设带来大量用电需求，且对电力的可靠性、稳定性提出较高要求。由于美国电网基础设施大部分已经达到使用周期末期，美国科技巨头选择自行投资建设如核电、地热、其他可再生能源、燃油和燃气等发电设施以获取稳定可靠的电力。其中，燃气轮机发电具备建设周期快、电力输出稳定、发电资源要求低等特点，有望成为短期内最优的数据中心供电解决方案。◆海外：燃气轮机呈寡头竞争格局，龙头技术领先优势明显。全球来看，燃气轮机市场呈现寡头垄断格局，2023年三菱重工、西门子能源、GE Vernova三大巨头占据全球76.3%份额。各品牌在燃气轮机基本性能参数上不相上下，各具优势，竞争格局较为稳定。◆国内：看好燃气轮机头部集成商&零部件供应商。（1）杰瑞股份：由于美国政府风向转变、杰瑞海外产能落地等原因，电驱压裂设备有望在美国加速渗透。电驱压裂设备需要配套燃气轮机发电机组使用，杰瑞作为全球燃气轮机龙头西门子能源的授权成套商，具备各功率段燃气轮机发电机组的制造能力，35MW+6MW燃气轮机发电机组已经在美国形成销售和长期租赁两条收入实现路径。（2）应流股份：2015年起大力拓展燃气轮机和航空发动机业务，是西门子、贝克休斯等燃气轮机巨头的燃气轮机透平叶片供应商。（3）豪迈科技：公司2006年起与通用电气合作，开始生产燃气轮机零部件，主要提供动力缸体和环类零件。近年来公司计划倾斜更多资源聚焦燃气轮机零部件业务，并拓展蒸汽轮机零部件业务。（4）联德股份：公司深度绑定卡特彼勒，与卡特子公司Solar Turbines燃气轮机产品匹配度较高。（5）东方电气：重型燃气轮机国产替代取得进展。（6）上海电气：收购安萨尔多切入重型燃机领域，近年来重型燃气轮机国产化推进顺利。（7）杭汽轮B：西门子燃气轮机国内总成商，燃气轮机产销量持续增长。◆投资建议：AI需求快速增长，发电侧燃气轮机发电机组板块有望率先受益，推荐【杰瑞股份】【豪迈科技】，建议关注【上海电气】【东方电气】【杭汽轮B】【应流股份】 【联德股份】。◆风险提示：AI数据中心投资不及预期，国际贸易摩擦，国产替代不及预期。目录一、北美AI需求快速增长，燃气轮机发电或成短期最优解决方案二、海外：燃气轮机呈寡头竞争格局，龙头技术领先优势明显三、国内：看好燃气轮机头部集成商&零部件供应商四、盈利预测与风险提示3◆全球科技巨头发力智能算力，开启万卡集群“算力军备竞赛”。2023年以来人工智能算力市场保持高增趋势，谷歌、Meta、微软&OpenAI、亚马逊、xAI等多家AI巨头开启算力军备竞赛，国内头部通信运营商、互联网企业也都逐渐开始布局。据IDC研究，预计2024-2030年全球人工智能产业规模CAGR高达37%。数据来源：Statista，JLL，东吴证券研究所41.1 AI爆发带来大量发电需求图：海内外龙头开启“算力军备竞赛”图：全球人工智能产业规模持续快速上涨公司数据中心万卡集群布局进展海外科技公司布局基本落地谷歌2023年5月推出AI超级计算机A3，搭载了约26000块H100 GPUMeta2024年初建成了两个各含24576块GPU的集群微软2020年构建一个覆盖1万块GPU的超级计算机亚马逊Amazon EC2 Ultra采用了2玩个H100 TensorCore GPU特斯拉2023年8月上线集成1万块H100GPU的集群国内通信龙头&科技公司努力追赶华为2023年7月华为昇腾AI集群由最初4000卡集群拓展至16000卡电信北上两个万卡集群已经投产，临港终期规划30万卡集群67 137 217 304 399 548 728 897 68%104%58%40%31%37%33%23%0%20%40%60%80%100%120%01002003004005006007008009001,0002023 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E全球AI产业规模预测（十亿美元）YoY◆2022年以来数据中心资本开支呈高增趋势。从具体的AI数据中心资本开支来看，2023H2美国在建数据中心爆发式增长，预计2024-2029年美国数据中心建设投资规模CAGR达11.5%。数据来源：Statista，JLL，东吴证券研究所51.1 AI爆发带来大量发电需求图：美国数据中心建设投资规模CAGR=11.5%图：23年下半年美国在建数据中心快速增长1,232 1,373 1,534 1,713 1,914 2,137 11%12%12%12%12%11%11%11%12%12%12%12%12%12%05001,0001,5002,0002,5002024E2025E2026E2027E2028E2029E美国数据中心建设投资规模（亿美元）YoY704 611 670 727 1,912 2,688 3,198 5,341 01,0002,0003,0004,0005,0006,00020H120H221H121H222H122H223H123H2数据中心在建规模（MW）◆AI数据中心带来大量用电需求。从总发电量来看，根据美国能源部表示，2022年及之前AI数据中心的用电量仅占全美用电量的1.9%，2023年快速提升至4.4%，并在未来将持续提升至6.7%-12%。从发电能力角度来看，根据CNBC报道，美国数据中心带来的能耗需求2024年达45GW，并将在2030年达到104-130GW，约占美国总发电功率的16%，而2022年该占比仅2.5%。数据来源：《2024年美国数据中心能源使用报告》，CNBC，东吴证券研究所61.1 AI爆发带来大量发电需求图：海外数据中心电量需求持续增长（TWh） （对应发电量）图：美国AI数据中心电力需求（GW）（对应发电能力）注：High/Low case对应乐观/中性情况下电力需求，Enterprise/Colocation providers/Hyperscale分别对应中小/中大/超大型数据中心◆AI数据中心需要高可靠、不间断的稳定发电电源需求。◆AI数据中心价值量随GPU算力和价格的提升而快速增长，同样的电源波动引发的硬件损耗更大，因此AI数据中心需要追求更稳定的电力来源。以英伟达2021年推出的A30和2023年推出的H100为例，GPU组成服务器功耗提升至4.2倍，价值量提升至6.4倍；数据中心配套装备价值量提升至4.7倍，总价值提升至6.1倍，较大程度提高数据中心对稳定电力的需求。数据来源：Schneider，英伟达，Nexans，东吴证券研究所1.2 美国现有基础电力设施无法应对快速增长的电力需求图：使用最新GPU芯片的数据中心价值量快速提升（单位：倍数）74.24 6