AIDC用電專題：燃氣輪機與柴發迎來黃金機遇丨開源證券機械

（來源：開源證券研究所）

隨着AI大模型參數量持續提升，對算力提出更高的要求，全球雲廠商持續加碼AI基礎設施投資，數據中心進入高速擴張階段。其中燃氣輪機憑藉快速響應、高功率適配性、較低發電成本，高可靠性成為AIDC主電源優先解，AI數據中心建設、電力供需矛盾加劇以及海外能源基礎設施升級，共同推動燃氣輪機進入新一輪成長周期。AI時代開啟的全球需求新周期，也打開了國產替代窗口，國內燃機產業鏈迎全球化發展機遇。

近日，開源證券機械團隊發佈行業深度報告《AIDC用電專題：燃氣輪機與柴發迎來黃金機遇》，從AI產業趨勢、海內外需求、國產替代等多個維度進行系統梳理，為您解析全球數據中心用電需求爆發背景下「燃機+柴發」的投資機遇。

燃氣輪機和柴發受到市場關注

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1、數據中心投資刺激自備電需求

當前全球AI算力產業化持續提速，帶動全球及美國超大規模數據中心進入高速建設期，算力裝機、資本開支、電力需求均維持高增長。持續高增的算力供給對應海量配套電力基礎設施需求，算力需求增速持續高於供給擴容速度，倒逼自備電源快速落地。其中美國作為全球AI核心陣地，算力集中度遙遙領先，根據The World Center統計全美超大規模數據中心裝機容量佔全球比重達54%，2020–2025年複合增速高達24%，2025年末美國數據中心總裝機容量已突破50GW。此外微軟、亞馬遜、谷歌、甲骨文、Meta等北美頭部雲廠商持續加碼資本開支，2026年北美五大CSP算力相關資本開支合計預計達7600億美元，同比有望翻倍增長，其中亞馬遜單年資本開支更是有望創下2000億美元的歷史新高。

不同於傳統公用事業電網供電模式，美國大型AI智算中心普遍採用燃氣輪機能源島自備供電方案。為適配算力負荷波動大、供電穩定性要求高、建設落地快的核心需求，算力需求成為全球燃氣輪機產業核心需求。隨着全球AI算力基礎設施大規模建設，區域用電缺口擴大，分佈式電源需求不斷升級，疊加北美等地區傳統電網調峰、應急備用供電場景的矛盾突出，數據中心開始加大對燃氣輪機、柴發設備的採購。燃氣輪機供電穩定、啟停靈活、適配高負，成為AIDC數據中心、大型工商業自備電站的核心供電方案。同時柴油發電機組憑藉部署便捷、響應快速、適配性廣的特點，與燃氣輪機形成互補發展格局。

在算力基建快速擴容的當下，燃氣輪機與柴發產業鏈景氣度持續上行，預計在相當長一段時間內，燃氣輪機與柴發的市場需求、訂單規模均迎來穩步擴容機遇。

數據中心對能源較為依賴

2、燃氣輪機在AIDC中優勢明顯

在海量的算力需求面前，電網也難以滿足數據中心的用電需求。AIDC對於能源電力的需求要求：高功耗、高可靠、24小時負荷及動態的負荷波動。在電網擴容滯后的應用場景下，算力與電力的協同發展往往繞不開系統供需結構性問題。從算力側看，數據中心對電源提出了較高的要求，最簡單的用電方式是接入電網用電，但目前北美電網明顯難以承接這麼高強度的用電需求。數據中心作為用電大户，需要電網進行相應的配套建設，而數據中心從拿地到投產的周期最快已壓縮至一年以內，但電網配套工程動輒需要數年，兩類基礎設施的建設時序存在顯著錯位。如果數據中心優先使用綠電，而綠電供給發力主要集中在中午，電源側出力本身已具有較強隨機性，和數據中心用電高峰難以匹配，當兩類波動相互疊加時，將進一步增加電網實時功率平衡壓力。

不同時刻，數據中心負載差異較大

數據中心與電網交易電量波動較大

在電網不能滿足數據中心用電需求的情況下，自備電源幾乎成為北美數據中心用電需求的唯一解。傳統的燃煤發電、核電、水電等也並不適配自備數據中心電廠的需求。企業常用自備電源通常規模較小，燃氣輪機憑藉自身穩定、冷啟動快、成本低、功率大等優勢，成為數據中心供電的最佳方案，尤其是在歐美地區環保要求也相對較高。常規煤電冷啟動需要4–5小時，深度調峰下限多至40%額定負荷，且頻繁啟停會損耗鍋爐、脱硫脱硝設備，導致運維成本大幅上升，不適合短時波動調節。對大型核電站而言，反應堆不允許頻繁升降負荷、快速啟停，調峰能力極弱，基本只能恆定滿發。至於風光水電，均由於過於依賴天氣，且對地理位置有較高要求，難以成為穩定電源，不適合作為AIDC電源。

與燃氣發電機相比，燃氣輪機亦有優勢。相較於燃氣內燃機，燃氣輪機負荷調節區間更廣、響應速度更快，可精準適配AI訓練與推理任務的潮汐式用電波動，同時依託成熟的熱電聯產模式，回收煙氣余熱實現供冷供熱，大幅提升能源綜合利用率，有效降低數據中心PUE值與全生命周期運營成本。相較於備電為主的柴油發電機組，燃氣輪機功率密度更高、佔地面積更小、運維周期更長，可長期滿負荷連續穩定運行，可以解決柴油機組僅適用於短時應急備電、長期運行故障率高的短板。整體來看，燃氣輪機是當前大型AIDC場景下兼顧可靠性、經濟性、靈活性與低碳性的最優自備發電方案。

需求端：數據中心成為拉動燃氣輪機需求的核心動力

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燃氣輪機下游需求分為傳統剛需場景與AIDC新興場景，需求正迎來結構性重構。傳統需求仍佔據基本盤，AI基建投資開始成為行業需求增長的核心驅動力。燃氣輪機傳統需求主要涵蓋電網調峰、工業自備電、油氣開採、艦船航空動力、分佈式能源等領域，整體需求增速相對平穩。而近年來，隨着AI算力需求快速增長，全球燃氣輪機新增需求增量開始轉向AI算力基建主導，隨着AI大模型訓練、超算中心規模化落地，算力電力消耗呈指數級增長，傳統電網擴容速度難以匹配算力用電缺口，谷歌、微軟、Meta等全球科技巨頭紛紛加大AI基建投資，通過自建燃氣輪機電站保障數據中心穩定供電。和眾匯富統計，2025年全球燃氣輪機意向訂單已超80GW，其中20%-25%來自AI數據中心領域，部分海外年度新增裝機中AI算力配套需求佔比達50%，拉動燃氣輪機訂單增長，同時也帶動燃氣輪機需求從傳統能源裝備向AI算力基建轉型。

1、AI快速發展帶來用電需求

近年來AI需求快速增長。2022年現象級產品ChatGPT問世后，生成式AI迎來快速普及，文本、圖像生成等各類AI工具顯著提升了整體工作效率。隨着技術發展和人們需求的增長，AI行業技術迭代也在提速，ChatGPT、Gemini、Anthropic Claude等全球標杆級大模型更新迭代速度也不斷加快。隨着AI模型持續升級和規模化落地，全球算力需求持續攀升，現有算力規模已無法匹配快速增長的市場需求，算力缺口持續擴大。在此背景下，各大科技廠商持續加碼算力佈局，建設智能化、規模化的數據中心，推動生成式AI技術迭代與算力基建協同發展。

美國工作時的AI技術使用率快速提升

全球AI基建投資額正維持高速增長。受人工智能需求加速、中美算力競賽升溫驅動，全球智算中心、超算中心規模化落地加快，頭部雲廠商AI相關資本開支持續大幅擴容，2025年全球AI基建支出同比實現大幅增長。根據普華有策數據，受旺盛需求驅動，中國智能算力規模預計2028年將突破2781.9EFLOPS，年複合增長率39.94%。全球AI投資同步高漲，2025年超40%的IT預算將投向AI；全球AI資本支出預計從2024年的2320億美元至2028年的14160億美元，年均複合增速超50%，其中AI服務器約佔AI資本支出的40%-50%。高增的基建投資直接帶動算力用電需求增長，為燃氣輪機行業創造堅實的增量需求基礎。

預計全球AI資本支出市場規模快速增長（億美元）

AIDC產業鏈迎來上升周期。AI產業鏈以GPU等AI算力芯片為核心底座，上游涵蓋半導體設備、晶圓製造、高純石英砂、光刻膠、電子特氣等核心材料設備，同時配套HBM顯存、高速光模塊、算力服務器、液冷温控、高端存儲等算力硬件基建，構成AI產業底層支撐；中游為AIDC核心配套服務環節，以智算中心建設、系統集成、算力調度、算力租賃、機房運維為主，承擔算力搭建、優化、運營的核心作用；下游則是AI商業化應用場景。當前全球AI訓練與推理需求增長、算力缺口增大，AIDC建設需求加速，帶動上游硬件材料、中游配套服務等環節快速放量，AI產業鏈進入高速增長的確定性上行周期，產業紅利全面釋放。

DXI指數快速攀升

全球半導體市場規模快速攀升（%）

AI數據中心是耗電大户。就電力消耗而言，根據IEA數據，傳統數據中心的功率大約在10至25兆瓦左右，而專注於人工智能的超大規模數據中心則能擁有100兆瓦甚至更高的供電能力，其年耗電量相當於10萬戶家庭的用電量。爲了滿足越來越強勢的模型和AI服務需求，專注於人工智能的智算、超算數據中心規模也在持續擴大，這也導致數據中心集中的地區的電力需求份額異常之高。例如，愛爾蘭的數據中心消耗了約20%的供電量，美國有6個州的數據中心用電量已佔其供電總量的10%以上，其中弗吉尼亞州以25%的比例居首。此外AI芯片製造環節耗電量也較高。芯片製造是硬件能耗核心，3納米單晶圓生產耗電2.3兆瓦時，全球半導體行業年耗電超100TWh，如臺積電單一企業2023年耗電20TWh，佔中國臺灣總用電量近10%。

弗吉尼亞州有較多數據中心

目前，美國、歐洲和中國約佔全球數據中心電力消耗總量的85%。2015年至2024年美國數據中心的電力消耗年均增長約12%。2024年美國的數據中心消耗了約180太瓦時的電力，接近全球總量的45%，也佔美國所有電力來源消耗總量的4%以上。中國數據中心行業從2015年開始大幅擴張，2015年至2024年間電力需求每年大約增長30%。目前中國的數據中心用電量佔全球總量的25%左右，這一比例較十年前的不到20%有所上升。

從裝機容量來看，全球數據中心裝機速度快速增長。JLL預測2026-2030年間全球將新增97GW裝機容量，到2030年全球數據中心裝機量有望達200GW。美洲地區是規模最大的區域數據中心市場，佔全球總容量的約50%，預計到2030年其容量複合年增長率達17%，其中美國佔比約90%。

預計全球數據中心裝機快速增長

IEA預計，2030年全球數據中心的電力消耗量約945太瓦時，約佔2030年全球總電力消耗量的3%，是2024年的兩倍多，而2024年的用電量約佔全球電力需求的1.5%。預計從2024年到2030年，數據中心的電力消耗量年均增長約15%，這一增速是所有其他行業總電力消耗增長速度的四倍多。

預計2030年全球數據中心的電力消耗量約945太瓦時

2、 多種因素導致北美缺電

過去美國用電需求較為平穩，近年來開始增加。2018年，美國售電量就已達到38592億度，此后增速緩慢，直至2023年售電量為38743億度，增速明顯較弱；2024年美國售電量39754億度，2025年售電40580億度，分別同比+2.61%、2.08%，近兩年用電需求出現了明顯的增長。IEA預計未來五年，美國電力需求年平均將增長2%，約為過去十年（2016至2025年）觀察到的增速的兩倍之多，其中數據中心的電力消耗預計將佔預測增長的近一半。

從建設期和成本來看，燃氣輪機也是解決美國AI用電需求的最佳方案。燃氣輪機GT建設周期1-3年，燃料成本略高為220美元/MWh；CT建設成本2-4年，時間略長於GT，因為CT需要搭配建設余熱回收蒸汽發生器（HRSG）、蒸汽輪機和冷凝器等設備，但是由於余熱利用率高，發電成本僅80美元/MWh。與燃氣輪機相比，僅有不穩定的光伏和風電在建設周期、發電成本上具備可比性。

除AI需求增長之外，美國燃氣輪機需求也正站在「存量換新」的節點。2000年前后的互聯網高峰同樣是美國燃氣輪機的裝機高峰，受當時批發電價上行與電力市場化改革驅動，美國電源建設在2000–2005年間集中放量。據EIA統計，2000-2005年投運的天然氣發電裝機達198GW，其中2002年單年氣電新增裝機近56GW。燃機的設計壽命通常為25–30年，這意味着2000–2005年投運的龐大機組群在2025–2030年將集中步入壽命末期，存量換新與延壽改造需求正進入釋放窗口。我們認為，2000年裝機高峰的25–30年換新周期，與AI需求增長兩條曲線在2026年前后歷史性交匯，美國燃機市場正迎來設備換新與服務需求共振窗口。

2000年前后美國新增燃氣裝機需求高企（GW）

3、 中東也有燃氣輪機需求

中東燃氣輪機需求也正進入上行階段，其背后的驅動力是大規模電力基礎設施項目以及向天然氣發電模式的結構性轉型。根據M&S數據，2025年中東燃氣輪機的市場規模達到34億美元，預計到2033年將增至54億美元，複合年增長率為6.0%。推動需求的最關鍵因素是中東地區正以石油發電轉天然氣發電，這在沙特尤為明顯，2024年沙特天然氣發電佔比55%，石油發電44%，沙特計劃2030年天然氣發電與可再生能源發電比例各佔50%，這一轉型不僅提高了發電效率，也為大容量燃氣輪機創造了持續的需求。此外，中東地區也在大力建設數據中心，比如阿聯酋的「Stargate UAE」項目規劃了5GW的數據中心園區，沙特的目標是數據中心到2030年達到1.9GW，這些都直接推動了燃氣輪機的需求。

沙特希望2030年完成能源轉型

燃機價格提升仍有較大空間

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1、供需分析：預計供小於求的局面將一直持續到2031年以后

全球燃氣輪機市場競爭格局高度集中，頭部廠商主導地位穩固。全球重型燃機市場呈現高度集中的寡頭壟斷格局，根據觀研天下整理，2024年GE Vernova（GEV）佔據34%市場份額，其次為三菱動力。市場份額佔比為27%；第三為西門子能源，市場份額佔比為24%，三家合計市場份額高達85%，三家的產能釋放節奏基本決定了行業供應節奏。

燃氣輪機行業集中度較高

目前全球僅有五家公司擁有大型燃氣輪機技術：美國GE Vernova、德國西門子、日本三菱、意大利安薩爾多和斗山能源。前三家我們已經梳理了擴產計劃，安薩爾多和斗山能源產能較低，其中斗山能源主要產品是380MW級燃氣輪機，2025年產能6台，合計約2280MW，2026年有望達到8台/年。由於重型燃機交付周期不斷拉長，而數據中心需求較為急切，航改燃需求也在上漲，其中包括GEV、貝克休斯、西門子、羅羅、三菱等。根據海外諮詢機構360 Research Reports統計，2024至2030年全球30MW以上航改燃裝機新增約48GW，30MW以上佔總航改燃市場約7成，推測未來幾年平均每年航改燃裝機約9-10GW，其中提供給發電市場約4.5-5GW。

目前國內燃氣輪機企業也在快速佈局。東方電氣已經實現50MW重型燃氣輪機的出海；上海電氣也在深化與安薩爾多的合作，通過參股安薩爾多併成立合資公司進軍重型燃機；哈爾濱電氣的燃氣輪機也逐步實現量產，還有中國航發燃機、東方汽輪機等也在爭取開拓市場。隨着未來市場格局不斷擴大，國際巨頭們產能釋放較少，留給國產燃氣輪機不少海外的市場空間。

我們預計供小於求的局面將一直持續到2031年以后。據GMI預測，2025年全球燃氣輪機市場規模約為226億美元，2026年將提升至254億美元，2026-2035年間市場規模CAGR約為11.2%。7月GE Vernova表示Q2訂單額達242億美元，同比增長88%，Q2電力業務訂單同比增長134%，燃氣輪機積壓訂單和機位預留從100GW躍升至116GW，公司更將2026年底目標上修至125GW，訂單一直排到2031年。西門子也將未來幾年的燃氣輪機年需求上調至110-120GW，需求端的增長速度要大於供給端。

2、 AIDC產業鏈中，燃氣輪機產能瓶頸困境有望加劇

目前制約AI發展的瓶頸便是芯片與電力。美國新安全中心（CNAS）發佈的一份新報告指出，目前先進芯片已無法跟上AI需求的增長步伐。而亞馬遜CEO公開把電力列為「行業第一大約束條件」；微軟納德拉2024年那句「庫存里放着一堆芯片，卻沒有足夠的電力驅動它們」描述的局面至今也仍然存在；Lightcap也強調能源壓力未消退：「存儲決定短期內算力芯片的產出上限，能源決定這些芯片最終能否被部署運行」。

燃氣輪機漲價幅度在幾類卡脖子環節最小

我們可以看到，燃氣輪機的擴產情況整體是較為剋制的。存儲廠商接近翻倍地擴產，臺積電把2026年capex指引上調至600-640億美元，連磷化銦這樣年產值僅數億美元的小市場都在以數倍幅度擴張，而燃氣輪機行業表現的較為剋制：我們預計龍頭合計產能爬坡到2030年才勉強觸及80-100GW，而西門子自己預測的市場需求已達110-120GW/年。我們認為這種剋制是理性的，2013-2018年那輪下行周期里，燃機巨頭幾乎退出行業，周期性創傷讓它們寧願賣光產能也不敢貿然建廠。這也導致電力成為擴產決策永遠慢於需求信號的領域，燃機交付已排到2029-2030年，電網升級以十年為單位，而AI的用電需求仍在快速爬坡。

各行業資本開支情況

我們可以看到燃氣輪機價格上漲的幅度不大，我們認為市場尚未完全反應燃氣輪機的短缺，主要是因為目前aidc的產能瓶頸集中在芯片端。同樣是訂單排到2028年以后，但燃氣輪機的價格漲幅並不大，我們認為隨着數據中心算力需求的繼續發展，燃氣輪機價格的上漲有望繼續延續。

 燃機及柴發板塊主要受益標的

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燃氣輪機與柴油發電機組是當前AI算力基建中確定性較高的兩條電源投資主線。目前數據中心建設周期僅1-2年，供電缺口迫使雲廠商繞開電網自建電源，使用燃氣輪機承擔基荷、柴油發電機組承擔備用電源，兩者形成互補。供給端，全球燃機市場由GE Vernova、西門子能源、三菱重工三家在手訂單排至2029-2030年，交付周期最長7年，2025年以來整機及配套價格持續上行，行業處於量價齊升階段。

受益標的：一是整機集成，傑瑞股份深度綁定西門子能源、貝克休斯等主機廠資源，北美數據中心發電機組在手訂單超25億美元；二是核心部件，應流股份為西門子F/H級重型燃機透平葉片中國唯一供應商，萬澤股份已獲西門子能源多型燃機葉片訂單，兩者直接受益於主機廠擴產；三是配套設備，西子潔能的燃機余熱鍋爐為聯合循環必備設備，海外需求加速釋放；四是零部件與熱管理，聯德股份配套卡特彼勒大馬力發動機缸體，銀輪股份發電機組冷卻業務已量產。

柴發方向，濰柴動力大缸徑發動機打破外資壟斷，2025年數據中心發電產品銷量同比增長約2.6倍，SOFC佈局提供長期投資空間。

受益標的盈利預測與估值表

風險提示：全球宏觀經濟波動風險；AI投資不足風險；地緣政治風險；行業替代風險；美國關税風險。

研報發佈機構：開源證券研究所

研報首次發佈時間：2026.8.10

分析師：張豪傑  證書編號：S0790526020001

分析師：韓   笑  證書編號：S0790526070001

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