2025年北美燃气轮机发电机组行业专题报告：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

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

AI爆发带来大量发电需求

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%。

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%。

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%。

美国现有基础电力设施无法应对快速增长的电力需求

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。

AI数据中心将带来区域性缺电和稳定电源紧缺两大风险。 美国的电力基础设施平均寿命高达35-40年，老旧程度位列全球第二，大部分已经进入生命周期末期，不具 备稳定的输电能力，近年来部分地区断电事件频发。 因此，电力供给不足是美国数据中心停机的最大影响因素，近年来比重持续提升。2020年由于电力供应不 足导致数据中心停机占所有停机情况比重为37%，2023年提升至52%。

核电：新增机组少+建设周期长，核电供给落地较慢

新增机组少+建设周期长，核电供给落地较慢。美国目前在运核电站96.95GW/94座，提供全美18%的发电量。 核电机组的建设高峰为1970s，自1979年三哩岛核事故后新机组审批冻结超30年。由于核电同时具备高发电 能力、输出功率稳定和高度清洁的特点，短期内存在部分AI数据中心和存量北美核电的资源对接。长期来 看，考虑到美国新核电机组需要4-6年审批+6-8年建设周期，未来十年内美国新增大型核电机组可能性较低。

地热能：地区限制大+建设周期长，短期看环保意义大于实际意义

地域限制大+建设周期长，短期看环保意义大于实际意义，长期看是数据中心供电的较好选择。美国的地热 能资源主要集中在加州、内华达州和犹他州，地域性较强；同时，由于数据中心电力需求较大，大型地热 发电项目从资源识别到商业化运营大约需要7年以上，仅建设运营也需要数年，短期内可行性不强，因此目 前美国科技巨头中仅有Meta和谷歌选择了地热能为数据中心供电。

与其他能源相比，地热能在为数据中心供电方面有较大的优势，①地热能供应稳定，一旦投产受天气和季 节影响极小，可以提供可靠稳定的电力供应；②地热能单位成本较低，可以大幅降低电力成本；③地热能 本身具有较低的温度，能够减少数据中心的冷却需求，从而降低运营成本；④地热能生产过程是将水注入 地下热岩，再将加热后的水抽回地表，基本不产生碳排放。因此，长期来看地热能是为数据中心供电的较 好选择。

燃气&燃油发电：燃气轮机发电或成短期最优解决方案

燃气轮机作为数据中心的电源具备诸多优势：（1）高能量密度；（2）联合循环效率高，热电/冷电联供体 系下发电效率超80%；（3）易模块化，可直接将燃气轮机安插至发电厂进行发电；（4）发电快：1-5分钟 响应时长；（5）备份、使用、维护成本低；（6）可自由切换主备用燃料而不间断供电，保证输电稳定性。

全球燃气轮机龙头以身入局，多个算力中心采用燃气轮机供电。 （1）Solar Turbines：在爱尔兰某数据中 心采用10台16MW的PGM130燃气轮机，总装机容量220MW；（2）西门子：某大型数据中心采用3台25MW SGT-600燃气轮机以及其他配套设备，向数据中心提供50MW电量的同时向电网提供52.9MW电力。

诸多事实表明，燃气轮机是当前最适配算力中心用电需求的供电方式。尽管未来有可能向其他清洁能源转 向，短期内随着AI算力的爆发式增长，燃气轮机几乎成为解决算力中心供电需求的唯一方案。

二、海外：燃气轮机呈寡头竞争格局，龙头技术领先优势明显

全球竞争格局：寡头垄断，各有所长

目前三菱重工、西门子能源、GE Vernova等全球主流燃气轮机厂在燃气轮机基本性能参数上已不相上下。 单机输出功率最高达593MW（西门子），联合输出功率最高达880MW（西门子），联合循环效率最高达 64.1%（通用电气），电站调节比（电站输出功率可变带宽/电站最大输出功率）最高达50%（三菱重工）， 变负荷速率（输出功率变动速率）最高达88MW/min（通用电气），透平入口温度（衡量输出功率）均达到 或超过1600℃。

三菱重工：高端化燃气轮机龙头，可靠性与灵活性成就顶级轮机

发展历史悠久，技术积累深厚。三菱重工自1950年代起侧重于叶栅空气动力学（涡轮）、燃烧（燃烧室） 与高温材料等研究，1961年起与西屋合作，生产西屋标准机型；1980年代充分消化西屋技术后独立开发燃 气轮机核心技术，目前已有D、F、G、J（H）级等多种机型。 三菱重工系全球高端化燃气轮机龙头。截止至2023年，三菱重工已交付燃气轮机设备达1680台，其中重型 燃气轮机累计1088台，占总交付比例64.8%；先进级（F/G/J/H级）累计交付750台，占重型燃气轮机比例达 68.9%。 2023年三菱重工全球燃气轮机市场份额达35.6%，其中在先进级（F/G/J级）燃气轮机全球市占率达56%，稳 坐全球高端化燃气轮机龙头。

GE Vernova：基于航空发动机技术的燃气轮机巨头

通用电气于1940年代起由航空发动机技术为基础，研发出首台燃气轮机。21世纪初公司并购法国阿尔斯通， 是目前世界上最大的燃气轮机制造厂。技术特点上，公司采用大焓降与低反动度透平，在相同的叶片材料 温度下可实现较高的透平进口初温（相同的材料量、更高的输出功率）， 同时降低透平级数、降低零部件 数量，压降生产成本的同时减少维修费用。公司H型机组采用喷嘴-动叶闭环蒸汽冷却，使得冷却后的蒸汽 进入汽轮机做功，将联合循环效率提高到极致。GE Vernova的9HA.02系列燃气轮机联合循环效率达64.1%、 最高输出功率达838MW，是世界上联合循环效率最高的燃气轮机。 公司燃气轮机产品线丰富，功率覆盖0~571MW，在航空航天以及衍生品市场占据主导地位。

西门子能源（Simens Energy）：产品图谱丰富，输出功率全球领先

西门子能源产品图谱丰富，输出功率全球领先。公司重型燃气轮机、工业燃气轮机以及航改型燃气轮机产 品系列丰富，单体最大功率达593MW、联合最大输出功率达880MW，全球领先。西门子轮机在运行平稳性、 高可靠性、快速响应、降低透平段间隙损失以及提高轮机运行性能等方面表现优秀。

索拉（Solar Turbines）：卡特彼勒子公司，工业级燃气轮机领军者

1940年代索拉开始涉足燃气轮机领域。此前公司已有二十余年飞机高温材料制造经验，1940年代进入燃气 轮机板块后公司快速成长为市场领先的工业级燃气轮机制造商，产品主要应用于燃机电站、天然气管线压 气站（燃驱及电驱离心压缩机组）、输油管道泵站、油田注水泵、石化行业大功率燃驱离心泵、天然气压 缩机等领域。 索拉产品包括六类燃机系列以及各类天然气离心式压缩机系列，燃机单机功率覆盖1.2-38MW。目前已有超 过16700台/套索拉的燃机运行在全球超过100个国家和地区，其中有超过2500台索拉燃机机组安装在海上平 台或FPSO上。

三、国内：看好燃气轮机头部集成商&零部件供应商

【杰瑞股份】经济性+政治风向转变，电驱压裂设备有望于北美地区加速渗透

深耕北美市场，以压裂设备为核心开展北美地区业务布局。 2008年，杰瑞股份就已经在美国石油城休斯顿购置了200多亩土地，成立美国杰瑞公司，开始在美国进行全 球化拓展。十几年来，公司深耕北美，业务不断扩大，已实现涡轮压裂设备、电驱压裂设备、连续有关设 备、发电机组设备的销售，并配备专业化团队，可以满足生产、研发、销售、售后等各方面业务要求。近 年来，杰瑞在美国原油厂房基础上进行了产能扩建，主要聚焦北美相关设备总装配的生产能力，为北美地 区的设备交付及售后服务提供了有力保障。 依靠多年的研发和投入，杰瑞股份实现了从柴驱（柴油驱动）到涡轮直驱压裂设备（天然气直驱）再到电 驱压裂设备配套燃气轮机发电机组（天然气电驱）转变，为公司未来的发展奠定了良好的技术基础。

【应流股份】绑定国外燃气轮机龙头企业，募投扩产彰显信心

三大业务支撑公司发展，高端装备零部件主业基本盘稳健。核能核电业务、高端装备零部件业务及航空航天新 材料及零部件业务近三年收入占比超过90%，支撑公司的良好发展。其中公司燃气轮机相关业务归属于航空航 天新材料及零部件板块，该板块业务近年来快速提升，2019-2023年复合增长率为45%，增速高于总收入。2023 年公司航空航天新材料及零部件业务收入8亿，其中航空发动机业务收入占比40%，燃气轮机业务占比约60%， 对应收入约4.8亿（23全年新签订单6亿元）。

航空航天新材料及零部件业务毛利率较高。航空航天新材料及零部件业务主要包括航空发动机与燃气轮机（两 机业务）， “两机业务”是公司近年来重要的增长点，2019-2023年平均毛利率为46%，显著高于核能核电业务 和高端装备零部件业务毛利率。公司“两机”业务的快速发展未来将带动公司的总收入及综合毛利率实现不断 提升。

【豪迈科技】轮胎模具全球龙头，燃气轮机零部件业务底蕴深厚

公司营业收入与归母净利润稳步增长。2018-2023年，公司营业总收入从37.24亿元增长至71.66亿元，5年间营业 收入CAGR为13.99%；公司归母净利润从7.39亿元增长至16.12亿元，5年间归母净利润CAGR为16.88%；归母净 利率从2018年的20%提升至2023年的23%，提升3pct。公司业务多点开花，轮胎模具、大型零部件、数控机床三 大业务快速成长，是公司稳增长的动力来源。

公司具有燃气轮机零部件生产能力。公司大型零部件业务主要为风电铸件和燃气轮机零部件，2023年大型零部 件业务营收28亿，其中燃气轮机业务占比30%，约8.4亿元。2018-2022年公司大型零部件业务营收快速增长， 2023年有所回落是风电装机不及预期，公司相关风电铸件产品销售减少拖累整体业务收入，而燃气轮机业务则 保持稳定增长态势。

报告节选：

编辑：火腿肠