2025年煤炭行业Global Energy Perspectives Series：美国AI电力供给，破局“不可能三角”

1. 投资概要

美国 AI 冲击下的电力系统不可能三角。我们认为美国在 AI 兴起的爆发式电 力需求带动下，现有的电力系统三大目标：可靠性（保障电力系统安全可靠）、 脱碳及数据中心客户要求的速度与成本形成了零和博弈不可能三角。2025 年 特朗普上台后，执政纲领目标为降低美国居民成本（包括电力）及释放美国 能源主导地位（撤回新能源税费补贴，重启美国丰富且低廉的石化能源），已 经非常清晰的表明美国在中短期内放弃脱碳目标，选择了全面支持 AI 发展 强化在全球的领先地位，同时尽最大努力保障国内能源系统安全。 美国电力供给 All for AI，需要全面系统化、多能源体系解决方案。美国现有 的能源体系已经转变为以天然气与清洁能源占主导的能源架构，煤电的占比 不足 15%。但由于电网建设年代颇久，已突破平均四十年的使用寿命，现阶 段电网缺乏足够的基载容量来满足预期的峰值需求增长；并且新建速度预计 难以匹配高速增长的上下游新增需求，造成中短期美国电网的区域性割裂现 实。面对美国 NERC 对于电网可靠性的持续预警的抬升，我们认为解决美国 未来缺电的核心并不在于哪一项电源，必须要多电源侧协同发力，构建系统 化多能源体系的解决方案。

2030 年美国电力供应平衡表：天然气、风光储贡献大头，煤电充当“压舱石”。 我们综合考虑电网可靠性、各电源 LCOE 经济性成本与建设时间等因素，构 建了美国 2030 年的电力供应的平衡表：1）风光储，贡献新增电量的约 40%， 储能需要克服大型化带来的经济性缺失问题；2）天然气，电网可靠性与电量 的最主力核心，但 CCGT 可能受上游产能瓶颈拖累落地低于预期；小燃机装 机提升部分填补 CCGT 空白；3）SOFC 等新技术崭露头角，但贡献占比不大； 4）核能大规模落地预计要等到 2032 年以后；5）煤电退役延迟，电量可能下 降，但充当整个能源体系“压舱石”。

2. 美国 AI 冲击下的电力系统不可能三角

我们认为美国在 AI 兴起的爆发式电力需求带动下，现有的电力系统三大目 标：可靠性（保障电力系统安全可靠）、脱碳及数据中心客户要求的速度与成 本形成了零和博弈不可能三角。2025 年特朗普上台后，执政纲领目标为降低美国居民成本（包括电力）及释放美国能源主导地位（撤回新能源税费补贴， 重启美国丰富且低廉的石化能源），已经非常清晰的表明美国在中短期内放弃 脱碳目标，选择了全面支持 AI 发展强化在全球的领先地位，同时尽最大努力 保障国内能源系统安全。

2.1. 电力系统的不可能三角：可靠性、脱碳及速度成本

我们认为美国在 AI 浪潮的推动下，电力系统正受到前所未有的冲击，正在 陷入“三个不可能同时完成的三角”的困境中：

1） 可靠性 (Reliability) (NERC 的联邦任务 )

NERC（North American Electric Reliability Corporation），由联邦能源监管委员 会（FERC）认证的独立组织，负责监督和维护北美电力网格的稳定运行，其 使命是确保北美地区大宗电力系统的可靠性和安全性。

2） 脱碳 (Decarbonization) (EPA 的监管任务 )

美国环保署（EPA）于 2024 年 4 月 25 日根据《清洁空气法》第 111 条发布 了最新的《电厂碳污染标准》，这是美国电力行业脱碳监管的核心政策工具。 其中制定了清晰减碳目标至 2035 年：CO2 减少 1.23 亿吨，NOX 减少 4.9 万 吨，SO2 减少 9 万吨。由此导致对石化能源环保限制继续加压：所有计划运 行至 2039 年后的煤电机组必须实现 90% CCS，否则将面临强制退役；新建 天然气电厂若为基荷运行，必须配套 CCS 设施，显著提高成本。

3）速度与成本 (Speed & Cost) (数据中⼼客户的需求 )

根据美国能源部（DOE）预计到 2030 年美国 AI 相关数据中心负荷将提升 50GW，这部分快速增长的电力需求带来了两个新增的市场化关注点：“速度”， 极快的建设和并网时间以应对飞速发展的 AI 需求。这里的速度要求不是以 “年”而是以“月”为单位；“成本”，满足速度及需求对应支付的金融成本是 否在经济范畴内。 我们认为，上述三大目标已形成零和博弈格局：AI 数据中心带来的 “需求冲 击” 与 EPA 推动的 “供给收缩” 形成鲜明对立。数据中心要求在 1-2 年内 快速获取大规模、24 小时不间断的 “刚性” 电力供给；而 EPA 的监管政策 则要求在 2032 年前淘汰或通过 90% 碳捕集大幅限制电网 “压舱石”—— 煤电与天然气发电的供给能力，两者形成显著矛盾。同时成本方面也出现急 剧暴增的信号，受 AI 相关数据中心负荷爆发增长推动，在 PJM（北美最大的 区域传输组织）容量市场中，确保未来可靠性的价格在两年内飙升了超过 10倍，达到了价格上限。

2.2. 可靠性：唯一刚性目标

我们认为可靠性是所有三大目标中政策最为刚性的，是由联邦法律和严厉的 经济处罚所支撑的物理和法律义务。 美国的 NERC 框架始自《2005 年能源政策法案》，历史性地修订了《联邦电 力法》，明确 NERC 作为经 FERC（联邦能源监管委员会）认证的独立可靠 性组织，其制定的可靠性标准获得法定强制效力，覆盖发电、输电、配电全 链条，同时赋予其对违规主体的处罚权，标志着北美电力可靠性监管进入法 治化阶段。 根据 FPA 第 215(e)条，FERC 或 NERC 有权对任何违反可靠性标准的“用 户、所有者或运营商”处以严厉的民事罚款。这些罚款的上限高达“每天每 次违规 100 万美元。 我们认为，这一严格的惩罚机制将 “可靠性” 构建为电力系统运行的刚性约 束。对于公用事业公司管理层而言： A) 恪守 EPA 脱碳规则，提前关停关键煤电机组，但可能违反 NERC 资源 充足性标准，进而面临停电风险及每日 100 万美元的罚款； B) 维持该煤电机组运行以符合 NERC 可靠性要求，却因此不符合 EPA 长 期脱碳规则。 我们认为任何理性的运营主体在短期维度下均会优先选择 B 选项；NERC 的罚款即时性、明确性特征，且与灾难性停电事件及其引发的法律、经济后 果直接挂钩，这使得 “可靠性” 在 “不可能三角” 中占据绝对优先地位。

2.3. 脱碳：监管任务，正在与可靠性与发展产生剧烈冲突

脱碳是美国环境政策的法定任务，主要由 EPA 通过《清洁空气法》 (CAA) 执行，2024 年 4 月美国 EPA 发布针对发电厂的最终碳污染标准，旨在减少 温室气体排放、保护公众健康。该标准覆盖新建、改造、重建及现有化石燃 料发电厂（含燃煤、燃油、燃气机组），基于碳捕集与封存（CCS）等成熟技 术设定限值，对于现有燃煤机组及未来新增天然气机组环保要求大幅度提升，要求必须加装 CCS，将大幅度抬升煤电及天然气厂成本。

但于此对应的是美国 NERC 对于电网可靠性的持续预警抬升，2025 年 7 月美 国能源署 DOE 发布对美国电网系统可靠性与安全性的分析报告，其中指出 传统的 “十年一遇负荷损失期望（LOLE）” ，即 10 年发生供给不足的概率 为仅 1 天，标准不足以全面评估资源充足性和风险状况。这一过时的标准计 算方式不统一，且未能充分考虑潜在停电的持续时间、影响规模等关键因素， 并提出新的测量方式： 停电持续时间：单一年度负荷损失时长不超过 2.4 小时。这一要求换算 后，即满足 “十年一遇” 标准下每十年累计停电一天。 停电影响规模：用户侧能源短缺率（NUSE）不超过 0.002%。这意味着， 特定年份内无法向用户供应的总能源量，需控制在该年度总能源需求量 的 0.002% 以内。 但受 EPA 脱碳政策影响，根据美国能源信息署（EIA）与美国能源署（DOE） 共同预测到 2030 年宣布退役的机组规模达 104GW，其中包括约 71 GW 的 燃煤机组和 25 GW 的燃气机组。同时新增 210 GW 的发电容量，但其中仅 有 22 GW 属于 “稳定、可靠、可调度的发电容量” ，电厂关闭叠加负荷增 长，按照美国能源署测算 2030 年美国电网平均 LOLH 将从 8.1 小时/年激增 至 817 小时，直接翻 100 倍；即使不考虑退役电厂情况，LOLH 也将提升 34 倍。

2.4. 速度与成本：生产力发展的原始诉求

区别与上面可靠性与脱碳是联邦政府正在形成冲突的两大目标，对应当前 AI 带领的“第三次工业革命”，速度与成本是满足当前科技生产力发展的最原始 诉求，对应当前美国试图加强在 AI 领域领先地位来说，大概率是首先被满足 的目标。

2.4.1. 速度的两个层面：新负荷难题及电源侧匹配

我们认为 AI 带来美国用电的“速度”问题分为两个层面，一个是传统意义理 解的速度，爆发增长的 AI 数据中心用电继续匹配对应的快速新增电源供应； 第二层，区别于传统的居民或者工商业电源，AI 数据中心对于电源侧的发电 “速度”要求更为“刚性”，同时极为“集中化”，都增加了电力供应端的难 度。

2.4.1.1. 电源侧新增速度难以匹配 AI 数据中心快速增长

人工智能数据中心的规模及其相应的电力需求正呈指数级增长。德勤及美国 能源署预计，美国 AI 数据中心的电力需求从 2024 年的 4GW，可能到 2030 年跃升至 50GW，2035 年达到 123GW，10 年维度增长翻 30 倍。 同时 AI 数据中心建设时间根据规模不同在 12-36 个月不等，中值在 24 个月， 2025 年的数据中心投资将在 2027 年落地并开始全面运行，开启大量电力消 耗。但这与美国公用事业公司的电网基础设施和资本支出周期严重不匹配（普 遍 5 年左右+2-3 年上网周期）。从电源侧看，天然气电厂受上游产能瓶颈限 制 2028 年以前难以供应足量新增产能，煤电目前看不到新增规划，可能仅可 再生能源与电池储能及新兴 SOFC 等技术能够满足这一时间要求。同时如果 新增电源不建立在 AI 数据中心附近，那么所需的输电设施建设可能需要超 过十年时间；同时，空间限制也可能制约数据中心周边可再生能源容量的扩 建。

2.4.1.2. AI 数据中心对“速度”新的要求：刚性负荷、集群负荷

区别于传统的居民及工商业用电有波峰波谷的概念，AI 数据中心用电属于 “刚性负荷”，数据中心与其客户签订的服务水平协议 (SLA) 通常要求“五个 九”（即 99.999%）的正常运行时间，是不可能在电网供电紧张对其“拉闸限 电”的。 另外 AI 数据中心的“集群负荷”越来越凸显，当前 AI 数据中心用电负荷在 0.5GW 以内，但当前计划新建体量都在 1GW 甚至 2GW 以上，相当于 300 万 人口的城市总电力需求集中在相当小的一个数据中心。

2.4.2. 成本：价格信号飙升

我们认为电力成本，无论是对于数据中心还是美国的电力系统尤其是居民侧 至关重要。

我们参考美国 PJM 地区（覆盖 13 个州和华盛顿特区的电网），PJM 的主要角 色包括协调电力批发市场、确保电网可靠性和安全性，以及通过各种机制（如 容量市场）规划未来资源充足性，以应对需求波动和潜在中断。 PJM 的 “基础剩余拍卖” 作为保障未来 “资源充足性”（即 NERC 所要求的 “可靠性”）的远期电力市场，核心机制在于要求公用事业企业提前三年采购 “未来电力交付承诺”，以确保需求高峰期的电力供应充足。因此，该拍卖价 格（单位：$/MW - 天）成为衡量 “可靠性” 稀缺程度最直观的金融指标。在 过去两年内，PJM 容量市场的清算价格剧烈上涨， 2025/2026 交付年的拍卖 中，价格从前一交付年（2024/2025）的约 28.92$/MW-day 飙升至 269.92$/MWday，抬升近 10 倍；在 2026/2027 交付年的拍卖中，价格直接涨至政策给予 的上限。 这也从成本侧证明了，我们所说的“不可能三角”，如果美国政府想要可靠性、 脱碳与速度成本全部达成，那么在当前的时点下为了确保“可靠性”的“成 本”一定会出现爆发式的增长。 根据 PJM 报告，导致拍卖成本爆炸增长的核心就是“由数据中心负荷增长推 动的”。 并且更高的容量价格最终通过零售电价转嫁给消费者和企业，预计 2026 年 PJM 区域电费将增加 10-20%，这不仅会继续推升美国通胀，也会给 予特朗普政府维系“American dream”更大的压力。

2.5. 美国最可能的路径：短中期维度放弃脱碳目标，全力支撑 AI 发展同时保障美国能源安全

我们认为当前摆在美国政府台面上的“不可能三角”，特朗普政府似乎已经开 始选择了优先能源安全可靠性与成本速度，短期放弃对于脱碳 EPA 的追求。 这对于特朗普政府持续加码美国 AI，试图推动美国遥遥领跑全球 AI 产业链 同时压制国内通胀，重塑“美国梦”是当下的最优解。 2025 年 4 月，特朗普总统签署 14262 号行政命令，宣布美国进入“国家能源 紧急状态”，要求 DOE 统一评估资源充足性并可强制干预高风险区域，优先 保障电网可靠性。DOE 随后多次发布 202(c)紧急命令，要求 PJM、MISO 等 区域运营商推迟煤电机组退役。根据 2025 年 2 月和 4 月发布的行政命令，新一届政府指示各机构审查法规，特别是那些“未经明确法定授权”的法规， 并明确呼吁“重振美国美丽的清洁煤炭工业”。

3. 美国电力供给 All for AI，需要全面系统化多能源体系 解决方案

美国现有的能源体系已经转变为以天然气与清洁能源占主导的能源架构，煤 电的占比不足 15%。但由于电网建设年代颇久，已突破平均四十年的使用寿 命，现阶段电网缺乏足够的基载容量来满足预期的峰值需求增长；并且新建 速度预计难以匹配高速增长的上下游新增需求，造成中短期美国电网的区域 性割裂现实。面对美国 NERC 对于电网可靠性的持续预警的抬升，我们认为 解决美国未来缺电的核心并不在于哪一项电源，必须要多电源侧协同发力， 构建系统化多能源体系的解决方案。

3.1. 美国现有电力系统一览，天然气与清洁能源为主，但电网老旧， 已经显现压力

3.1.1. 美国能源结构已经转变为天然气与清洁能源占主导

从美国的能源结构结构看，2010 年开始随着页岩气革命及奥巴马的《美国清洁能源安全法案》对包括煤炭、石化行业在内的碳排放行业发展带来诸多限 制，美国以煤炭为主体的发电结构正式开始快速出清。天然气发电量于 2016 年超越煤炭，成长为占比最高的能源，此后，煤电占比不断下降，而以核能、 风电为主的清洁能源和天然气能源占比持续提升。截至 2024 年，美国天然 气、煤炭、清洁能源（含核能、风力、水力、太阳能）能源消耗占比分别为 42.4%/14.8%/40.4%；煤炭能源占比 10 年内从 33.6%降至 14.8%。

电网老化严重，基本丧失跨区域调配能力，新建速度可能依然低于预期 从美国地理角度分析，虽然资源富足，但新能源风光资源具有较强的地域特 征，与核心电力需求区域有一定的距离，随着新能源装机快速上升，对于电 网调配要求也在大幅度提升。但由于电网建设年代颇久，已突破平均四十年 的使用寿命，现阶段电网缺乏足够的基载容量来满足预期的峰值需求增长。 NERC 的互区传输能力研究显示，不同区域间的可进口能力在季节与情形下 可从 1%到 92%不等，说明跨区缓解能力极其不稳定。 截至 2024 年美国高压（345 kV 及以上）新增里程近年仅数百英里/年，远低 于学界与行业建议的每年数千英里扩建需求，导致“输电瓶颈”长期存在。 按照美国能源部（DOE）的研究结果表明，为保障电网可靠性、缓解输电拥 堵并支撑经济持续增长，每年需新建约 5000 英里（约 8047 公里）的高容 量输电线路，但是考虑过去几年实际情况，预计新建速度可能依然低于预期。

3.2. 从 LCOE 及建设速度角度看美国找电顺序

我们认为从新增电源供应角度，首当其冲考虑的就是新增电源的经济性成本 是否占优，所以美国找电的顺序也会大致参考经济性，当然还有该电源的建 设周期。 市场主流看法是直接看各项电源的 LCOE（Levelized Cost of Energy，平准化 度电成本），而对于美国市场当前的能源结构现实问题是新能源占绝对的新增 大头，但新能源基本不提供可靠基荷。所以我们倾向认为考虑 VRE 资源（光 伏、风能）必须得到稳定容量的补充，无论是通过伴随式储能还是通过购买 容量保证，以确保在系统需求高峰期能够可靠供电，那么最终的 LCOE 还需 要加上 VRE 的平准成本。 根据 Lazard 测算经济考虑平准成本后，电源的成本由低到高分别为天然气 CCGT＜风能＜光伏≈燃煤电厂＜SOFC＜天然气调峰 OCGT＜光伏+储能。 建设落地速度看，不考虑申请上网的问题，速度为 SOFC＜OCGT 小燃机＜ 光伏+储能＜风能＜CCGT＜燃煤电厂。 综合考虑经平准成本调整后的 LCOE 经济性与建设速度，我们认为小型电力 需求首先追逐的是 SOFC 及小燃 OCGT；但大型的电力需求只能选择 CCGT 与光储。

3.3. 天然气是未来新增供给主力，但受上游产能瓶颈限制；小燃气 增量有限

3.3.1. 天然气是美国发电主力，并且也将是未来主力中的主力

天然气联合循环燃气轮机（CCGT）自 20 世纪 90 年代以来一直是美国发电 的支柱力量，凭借高效率、快速启停能力和（相对于煤炭的）低排放，在 2010 年代的“页岩气革命”中大规模取代了煤炭，重塑了美国电力格局。根据 EIA 的数据显示，2024 年美国天然气发电量占比高达 43.26% ，是美国电力系统 的绝对核心。 站在 AI 需求爆发的当下，数据中心对于用电的需求较传统的工商业及居民 有很大的不同，需要 24/7“坚定负荷”：为保障 AI 训练 / 推理的连续性、稳 定性，全年无间断（24 小时 ×7 天）且不受电网波动、能源供应波动影响 的刚性电力需求—— 这类负荷不随电网峰谷、可再生能源出力变化而调整， 对供电的 “确定性、稳定性、连续性” 要求极高。 我们认为 VRE 风光，即使加上储能依然不能满足 AI 的 24/7“坚定负荷”要 求，所以能够作为保障 AI 用电的主体电源当下只有天然气、煤电及核能。而 大型核能发展在美国受限，CCGT 做为比煤电更清洁且机组更加先进的电源， 也将是未来支持美国 AI 发展的主力中的主力。

3.3.2. 上游产能瓶颈限制，预计大规模产能落地在 2028 甚至 2030 年后

我们认为 CCGT 成为供应 AI 数据中心的主力已经逐步成为市场共识，但短 期大规模的订单却造成了上游供应链的供应瓶颈，并且难以在 2028 年以前解 决。 全球先进重型燃气轮机市场（尤其是 AI 数据中心所需的大功率 H/J/HA 级） 被三大巨头高度垄断 ：GE Vernova、Siemens Energy 和 Mitsubishi Power， 三者预计占到全球先进燃气份额的超过 90%。截至 2025Q3，根据三家公司财 报，GE 预计积压在手订单超过 50GW；Siemens 在手订单进一步升至 1360 亿欧元，其中燃气轮机订单约 14 GW，美国数据中心需求占比约 60%。 虽然三大巨头已经在不同程度开启扩产的计划，但是依然赶不上订单增加的 速度。Mitsubishi Power 表示，2025 年订购的轮机将不会在 2028–2030 年交 付，GE Vernova 宣布新轮机最早到 2028 年底可用。

另外燃气轮机需求爆发性提升，及美国对外关税威胁的上升，新燃气发电厂 的成本正在飙升。根据 RMI 的调研数据，我们看到规划中使用的成本假设逐 年增长，在签订合同时燃气轮机的价格可能显著高于规划期间估计的价格。 例如，杜克印第安纳州最新的凯尤加联合循环发电厂采购成本估计为每千瓦 2340 美元，比公用事业公司 2024 年资本开支中预期的高 36%。对于一个 1476 兆瓦的发电厂，将可能带来超过 9 亿美元的成本抬升，这可能影响未来公用 事业公司的投资决策。

所以考虑到当前上游供应商的产能瓶颈与快速提升的 CCGT 成本，根据 EIA 最新预测，截止 2028 年，预计将释放 18 GW 天然气装机容量，其中有 4 GW 已正式投入建设，每年新增容量预计为 1.6/3.3/3.3/9.8 GW。同时，预计于 2027 年并网的 3.3 GW 装机容量中大部分尚未开工建设，预计于 2028 年并网的容 量目前仍未正式投建，都有落地的不确定性。

3.3.3. 新建速度低于预期情况下，提升现有 CCGT 利用率具备可行性，其 他老旧燃机提升有限

根据EIA数据，截至2024年美国经时间调整后的天然气机组总装机量505GW， 其中 CCGT、OCGT、蒸汽机及内燃气占其中装机量的 58%、26%、15%及 1%。 在先进机组 CCGT 供给受到上游制造商产能瓶颈限制的情况下，我们认为现 有的 CCGT 机组 2024 年利用率为 60%，具备进一步提升的空间，去弥补未 来电量需求增长；但其他老旧的 OCGT、蒸汽机机组由于设计定位问题，即 使当下利用率只在 20%左右，不具备大幅提升利用率补充电量的作用。

CCGT 具备利用率提升条件，但会降低公用事业公司利用率及电网可靠性， 同时受电网老旧影响，利用率提升有上限 我们认为当前 CCGT 平均利用率为 60%，具备一定幅度的利用率提升空间， 以补充 AI 数据中心的电量缺口，但这个幅度不会太高，会明显低于 80%甚 至 90%以上的利用率，核心问题来源于机组状况、电网调配及新能源占比提 升带来的 ELCC 下降风险：

1）只有先进机组具备提升利用率可能性，这个比例仅 20%

根据 EIA 数据，美国现有 CCGT 装机近 300GW 中只有 60GW 是近 10 年内 投产的先进 CCGT 机组，占比仅 20%，这部分利用率实际在 24 年就已经提 升到了 67%左右，预计 2025 年达到 70%，达到 80%的空间其实也并不太大。 而大量的机组是在 2000-2005 年投产，美国天然气机组平均服役年限在 22 年， 大部分已经步入了生命的后半程。这部分机组已经在最近的时间里面逐步转 型中间负荷及调峰负荷，根据 NERC（北美电力可靠性公司）的分析指出， 频繁参与循环启停以平衡可再生能源的天然气机组，其加权等效强迫停运率 正在上升 ，热循环对热回收蒸汽发生器的管道、集箱和汽轮机转子造成了累 积的金属疲劳。我们认为，如果在这部分老旧机组因为频繁启停已经造成较 大金属疲劳情况下，继续大幅提升利用率，即使不考虑老旧带来的热耗率增 加，经济效益锐减，也将对应机组安全性与可靠性的大幅度下降。

2）电网瓶颈下的利用率上限

同时，我们认为困扰美国的另一个核心问题电网老旧，让大部分地区电网基 本丧失了跨区域大规模调配的能力，成为了利用率提升的最主要物理瓶颈。 PJM 报告中也印证了这个问题，宾夕法尼亚州西部的 CCGT 机组可能拥有富 余的发电能力，但由于通往东部负荷中心（如 Loudoun County 的数据中心集 群）的输电线路热稳定极限已达饱和，这些机组被迫在价格信号下限制出力。

3）新能源渗透率提升被动压制天然气机组利用率

最后，我们认为在可再生能源渗透率较高的区域（如 CAISO 加州电网和 ERCOT 德州电网），CCGT 的运行模式受到“鸭子曲线”的结构性压制。在 日间太阳能出力高峰期，批发电价往往跌至零甚至负值。为了维持电网频率 稳定和经济性，CCGT 机组必须进行深度调峰甚至停机。 我们认为这种调度逻辑强行限制了 CCGT 的年均利用率上限，即使在夜间和 傍晚由于 AI 负载保持高位而需要 CCGT 全速运行，日间的停机时间也会拉 低全年的平均利用率。因此 CCGT 的利用率“顶部”并非由市场机械的拍板 决定，而是由太阳能的装机量决定；随着太阳能装机的进一步增加，留给 CCGT 的运行窗口实际上是被压缩的。

3.3.4. 小燃机：被迫选择之一，但只能部分替代 CCGT 功能

我们观察到在 CCGT 新增受上游企业产能瓶颈严重限制的情况下，市场开始 探索使用小型燃气机（例如 GE 的 TM2500）替代 CCGT 的可能性。我们认 为小燃机在部署的速度上是解决 CCGT 产能瓶颈的一条路线（GE 宣称最快 落地 26 周完成），但由于其规模小，经济性差，更多是偏向调峰的应急电源作用考虑，不可能作为主力电源替代 CCGT。 我们认为小燃机属于航空改型燃机，大类归类于向开式循环燃气轮机 （OCGT），废气直接排放，不进行热回收（无蒸汽循环），由于其启动速度快 （<5 分钟）但热效率相对较低（~39-44%），历史上看仅用于应对尖峰负荷或 作为间歇性可再生能源的补充。但受困于 CCGT 设备漫长的等待时间，小燃 的模块化安装、占地面积小、无需大量现场施工等特点，它们成为了绕过电 网拥堵、实现快速供电的唯一可行的大规模热能解决方案之一。 我们的观点认为小燃机具备短期放量的前景，Crusoe Energy 已向 GE Vernova 订购了 29 台 LM2500XPRESS 航改型燃气轮机，总容量接近 1GW，数据中 心正在试图寻找各种方法把能源钥匙掌握在自己手里。但由于小燃机的本质 是单循环 OCGT，意味着能源天然气消耗量会多 50-60%；同时资本开支也会 比 CCGT 贵 20-30%，所以从经济性角度我们判断小燃只是当下 AI 数据中心 无奈选择的备用方案之一。并且小燃是航改燃机，一个是供应链与航空产业 链重合，存在一定产业链供应瓶颈；第二，三大先进燃气机企业当下核心问 题之一是扩产缺乏熟练工人的问题，在小燃机身上同样试用，小燃与 CCGT 产线不重合，但是工人是重合的，后续产能扩张也必然受到影响。

3.4. 风光，特朗普政府政策逆转下的预期再平衡

美国的可变再生能源 VRE，主要指风光资源，经历了前所未有的爆发式增长。 这一增长轨迹得益于多重因素的共振：联邦层面的强力政策激励（如《通胀 削减法案》IRA）、持续下降的建设成本，以及企业和公用事业对清洁能源需 求的不断增长。到 2024 年，风光储已成为美国新增发电容量的绝对支柱，三 者共计占据新增 94%的份额（太阳能 66%，储能 18%，风能 10%）。 但被市场乐观预期的高增长情景到 2025 年却迎来了政策的急刹车，特朗普政 府是明确亲“石化能源”，政府通过一系列行政命令（Executive Orders, E.O.） 切断了 VRE 项目的联邦资金来源。而 7 月公布的 One Big Beautiful Bill Act 对可再生能源发电侧的补贴环境进行了显著收紧。对于在 2026 年 7 月 4 日 之后开工建设的风能和太阳能设施，若要获得第 45Y 节生产税收抵免（PTC） 或第 48E 节投资税收抵免（ITC），必须在 2027 年 12 月 31 日这一硬性截止 日期前投入运营。 考虑政策风险，国际能源署（IEA）2025 年 10 月发布的权威报告《Renewables 2025》已经将其对美国可再生能源部署（2025-2030 年）的预测，在 2024 年 预测的基础上下调了近 50%（预计达到 250GW 规模），VRE 已经到了预期再 平衡的关口。

风光储的制约：并网队列限制，速度难以匹配数据中心建设

我们认为摆在 VRE 风光储面前一个比较现实的问题是“并网队列”，并网队 列是新发电和储能项目接入国家电网前必须经过的评估和排队过程，而当前 的情况是新发电项目申请接入电网时遭遇严重拥堵。 根据美国伯克利实验室（Berkeley Lab）统计，当前申请上网的电源侧总容量 在 2600GW，是美国现有装机容量的两倍多，并且 96%以上都是风光储项目， 主要受拜登政府时期《通货膨胀削减法案》（IRA）提供的税收优惠叠加 EPA 对于石化能源监管加码极大地刺激了可再生能源投资。 但爆炸式的项目增长给当前各区域审核评估造成急剧的压力，各区域从发起 并网请求到实现商业运营（COD）的平均等待时间已经拉长到 5 年，最严重 后果的 CAISO 地区等待时间长达 9.2 年。严重堵塞的审核通道及 2025 年开 始特朗普政府对于 VRE 政策的反转，这也造成了当前 2600GW 的在途项目 最终落地率可能就 10%左右，最终 260GW 的新增也与 EIA 的估算规模匹配。 站在 2025 年当下，风光储项目想要去配套数据中心建设，至少需要等到 2030 年才可能落地，与数据中心建成 2 年左右的速度造成严重的不匹配。

3.5. 储能：接续风光的关键，是解决缺电问题的核心手段但不唯一

对于储能环节，我们认为从美国“大美丽法案”已经显现继续推动储能的政 策动力，当前储能除了经济性可观外也可以明显的提升接入电网的 ELCC 可 靠性，是未来美国能源重点发展的方向之一。但是，我们与当前市场主流声 音不同的是，我们认为储能只是解决美国缺电的核心手段之一，储能即使加 上光伏也并不能在美国冬季暴雪极端天气中提供有效供应；我们更倾向的认 为储能本质是为了替代“调峰电源”而非“基荷电源”。 我们认为从大美丽法案（OBBBA）颁布可能预示美国联邦能源政策发生显著 转向：虽然针对风能和太阳能等波动性可再生能源（VRE）的税收抵免政策 面临加速退坡，但针对储能技术的激励措施却得到了战略性的保留和巩固 。 这一政策信号或揭示了美国能源战略重心的转移——从单纯追求清洁能源装 机规模的增长，转向强调电网的可靠性与灵活性。 我们认为从美国当前能源结构看，VRE 风光能源近年来大幅度上升，部分区 域比如加州 CAISO 和德州 ERCOT 风光渗透率已经超过 40%，单纯增加 VRE 装机的边际系统价值正在递减，而缺乏调节能力的间歇性电源甚至可能加剧 电网的不稳定性。根据 Lazard 报告数据 CAISO 区域光伏及风电的 ELCC 仅 7%、12% ，但随着增加储能后光伏+储能虽然成本方面有所增加（约增加 130 $/MWh），但 ELCC 提升至 41%，ELCC 得到了有效的增强。

3.5.1. 美国储能成本近年快速下降，IRR 提升

通过Lazard测算公用事业级及工商业级电池储能系统的平准化度电储能成本（LCOS）显著降低，已回归至 2020 年的成本水平。成本下降的核心驱动因 素有两大方面：一是市场动态，电动汽车（EV）需求不及预期导致电芯供应 过剩，市场竞争加剧；二是技术进步，电芯容量及能量密度显著提升，推动 单位成本下降。我们从 Lazard 的测算报告中可以看到，当前无论是表前储能 还是表后储能的 IRR 都非常可观，都会持续的支撑储能的装机冲动提升。 当前美国的储能收益已经从单一的市场套利，逐步转变成复杂的价值堆叠策 略，最大限度地利用其资产灵活性。 从表前储能看，收入来自于：1）能源套利（占总收入的 45%-60%）： 在价 格低廉时（通常是中午太阳能高峰时段）充电，并在价格高昂时（傍晚需求 高峰时段）放电 ；2）频率调节/辅助服务（占总收入的 20%-30%）： 为电网 提供稳定服务，这在 VRE 高渗透系统中至关重要 ；3）资源充足性/容量： 根据资源的认证 ELCC 值获得的保证收入。 从表后储能看，收入来自于：1）负荷套利和太阳能自用： 通过在电价低时 充电和优化太阳能自用，降低整体电费；2）需量电费管理：这是表后储能项 目的主要驱动力。通过在高峰时段放电，系统可以直接管理和削减商业和工 业用户的高额需量电费，从而大幅降低运营成本。

3.5.2. 容量为王，储能容量大型化是趋势

PJM 是美国最大的电网运营区域，在电力市场和 AI 数据中心发展中都具有 战略性地位，PJM 区域正在通过快速通道的方式解决当前新能源入网审核积 压的问题。通过 PJM 当前进入快速通道的 71 个储能项目分析（超过 4GW， 并将大概率于 2029 年运行），其中 31 个项目（占比 44%）是电池与其他资源 （主要是太阳能）的混合部署，而 40 个项目（占比 56%）则是独立储能电 站 。我们认为这表明在 PJM 区域，独立储能的商业逻辑正在获得认可，不 再完全依赖于配对可再生能源的投资税收抵免（ITC）溢价。 而拆分储能项目容量，4 小时的储能项目占比最大，并且尤其是 10 小时的大 容量储能项目占比明显提升。我们认为这反应了美国市场储能的发展趋势， 就是越来越大容量化。PJM 的容量市场通过分配有效负载承载能力 ELCC 来 认可每个参与者的资源充裕性价值，ELCC 衡量资源在容量事件期间贡献能 力的估计值。在美国 CAISO 独储的收入来源中，ELCC 带来的收入占比已经 达到 45%，更长时长的电池获得更高的 ELCC，从而允许它们提供更多到容 量市场。我们认为考虑到近期容量拍卖以越来越高的价格清算，投资者具备 非常充足的经济性倾向去扩大新增的储能容量规模。

3.5.3. 储能的局限，不解决极端冬季问题，渗透率提升同时 ELCC 会下降

市场认为储能是美国缺电的核心解，但我们认为储能仅仅只能作为解决的手 段之一。我们理解新能源的风光储只是基于石化能源与最终清洁能源（例如 可控核聚变）之间的过渡方案。从当前美国的实证分析，储能难以解决极端 天气下的稳定供应问题；并且在渗透率提升的同时 ELCC 反而会下降，储能的定位更多的是去替代“调峰能源”，难以作为“基荷电源”挑大梁。 储能传统意义上解决的是“调峰能源”，例如美国夏季午后 4 点到 8 点峰值需 求的问题，逐步去替代将要淘汰的煤电及天然气机组。但难以完全解决全天 候可靠性的问题，“Dunkelflaute”源自德语，意为“黑暗且无风”，特指在冬季 高压阻塞形势下，出现的长时间无风、无光照的静稳天气。针对北海及周边 地区的研究以及美国 NREL 的分析表明，Dunkelflaute 事件的持续时间可从 2 天延伸至 13 天。对于高度依赖可再生能源的电网而言，这是一个致命的挑 战。在没有风光补给的情况下，4 小时甚至 10 小时的电池储能会在第一个用 电高峰耗尽，且无法在次日通过可再生能源有效充电，从而在随后的几天内 彻底失去容量价值。尤其在美国再叠加冬季极端的暴风雪天气，限制了风光 储挑大梁的可能性。 另外，根据《安大略省储能有效负荷承载能力（ELCC）技术报告》研究，储 能 ELCC 随渗透率提升呈递减趋势（固定时长下，新增储能的可靠性收益逐 步降低），源于 “双重限制”：长时峰荷覆盖不足：固定时长储能（如 4 小 时）无法持续放电以应对连续高需求（如 2 天以上峰荷）；充电盈余竞争： 高渗透率下，多台储能争夺有限的 surplus 容量（如风电夜间发电），导致部 分储能无法满充。 另外更高渗透率需搭配更长放电时长才能维持 ELCC（如 1000MW 储能需 4 小时时长，2000MW 储能需 8 小时时长以保持约 50% ELCC），储能渗透 率与所需时长呈 “正相关”，渗透率翻倍时，时长需同步翻倍才能维持相近 ELCC，所以这也与美国 8 小时储能申请项目在 2025 年明显提升得以印证。

3.5.4. 储能预计装机规模：2025-2030 年新增装机达到 100GW+

我们根据当前 Enverus 估算的美国当前已经在申请队列的 1000GW+的储能项 目，拆分美国 6 大区域市场各自队列情况。历史数据表明，只有约 11%-14% 的储能申请最终能投入商业运营；而考虑到当前更加拥堵的申请状况，我们 不认为最终落地的比例会超过这个区间。 通过分拆各个区域落地转化率，我们估算对应最终至 2030 年储能可能落地的 装机量，全美总计预计储能装机量超过 100GW。

3.6. 煤电，不愿承认但倒逼选择下的中短期之路

我们认为煤炭与 ESG 并非泾渭分明的对立关系，立足 AI 引领第三次工业革 命的当下，煤炭作为基础能源的“压舱石”作用是显著并且重要的；从“科 学技术是第一生产力”的核心规律出发，AI 驱动的技术跃迁正加速能源领域 的颠覆性突破—例如可控核聚变等前沿方向的落地提速，不仅将从根源上破 解能源供给难题，更将加快中长期全面实现能源清洁化的目标。 过去十年间，美国煤电比例持续下降。美国当前的电力结构以高比例天然气 发电为主，2024 年气电、可再生能源、煤电和其他电源发电量占比分别为 43%、 18%、15%、23%。过去十年间，美国煤电基本呈负增长趋势，煤电占比逐年 下降，自 2010 年的 45%下降至 2024 年的 15%。2022-2023 年，美国共退役 22.3 吉瓦煤电装机容量，但 2024 年退役速度显著放缓，仅计划关停 2.3 吉瓦 （占在运煤电装机的 1.3%）。

2025 年美国宣布重启煤电，并计划将煤炭能源作为人工智能数据中心的电力 供应源。2025 年 3 月 17 日，美国总统特朗普在社交媒体发文称，煤炭行业 多年来“被环保极端分子、疯子、激进分子和暴徒所控制”，这使得其他国家 得以通过开设更多燃煤电厂取得更大经济优势。特朗普宣称“我将授权我的 政府立即开始利用美丽、清洁的煤炭生产能源。”4 月 8 日，特朗普在白宫签 署一项行政令，放松对美国煤炭产业的环保监管和开采限制，并计划将煤炭 能源作为人工智能数据中心的电力供应源。 我们认为特朗普政府对于煤炭的态度变化，其实就是反映了短期放弃脱碳， 重点追逐可靠性与速度成本的政策选择，煤电无论是作为负荷还是电量的储 备电源，都对美国至 2030 年的电网至关重要：

1）电网可靠性

如果按照原有环境政策 EPA 对于石化能源出清方案，预计到 2030 年煤电机 组可能退役在 30GW+的规模，但考虑到电网的可靠性，煤电、核能、天然气 都是高度可靠电源，ELCC 均在 85%以上。由于核能短期落地难度较大，而天然气 CCGT 受上游制造瓶颈限制，如果煤电加速退出造成的巨大可靠性缺 口基本找不到其他电源弥补。我们认为美国电网需要煤电延缓退役，支撑到 大规模 CCGT 或者 SMR 落地。

2）电量的有效支撑

美国煤炭龙头皮博能源 2025Q3 业绩会中指出，美国现有煤电厂产能利用率 仅 42%，如果提升至 72%+就可以为美国提供新增 10%电力供应而不用新增 任何其他电源。我们认为煤电的稳定特征，更加贴近 AI 数据中心要的 24/7 的高度稳定的需求模式。如果 2025-2030 年，天然气尤其是大型 CCGT 落地 速度低于预期或者风光储由于各区域申请入围等待延期，造成的巨大电量缺 口只有煤电具备明显的提升空间去弥补。 另外，对于煤电的重大上升风险还来自于需求侧的超预期，如果未来 5-10 年 AI 数据中心或者是机器人的发展再次进入“技术爆炸”阶段，对于能源的需 求可能继续指数级扩张，煤电也将成为短期支撑的有限几个手段之一，我们 判断未来 10 年可能是美国煤电的“最后一舞”，但也可能是最灿烂的。

3.7. 核能，大规模扩张难现，SMR 技术预计 2032 年落地

核能作为清洁能源过去 10 年与新能源的风光呈现了截然不同的发展态势，美 国核电站数量从顶峰的超过 111 下降到 2024 年的 94 座；背后反应的并不是 环保问题，而是深层次的经济问题：页岩气革命导致批发电力市场价格暴跌， 使得在自由竞争电力市场（如 PJM、ISO-NE）中的单机组商用核电站在经济 上难以为继，公用事业公司被迫“止损”与“撤退”。

2025 年的关键还是来自于 AI 导致的缺点现实，特朗普于 2025 年 5 月正式签 署多项行政命令以缩小核能建设周期，包括缩短核电项目审批周期、改革审 批流程及加快美国核电厂建设等。政府希望在 2030 年开始建设 10 座新的大 型反应堆、在 2050 年实现 400 GW 核电产能的目标，将使美国核电运行产能 增长 4 倍。 但我们认为受限于漫长的建设周期和高昂的成本，美国核电新产能的释放仍 需时间。过去二十年来，美国仅完成了三座大型反应堆建设，其中最主要的 位于是佐治亚州的 Vogtle 核电站 3 号、4 号机组，建设成本超过 300 亿美元， 是初始预算的两倍。 即使 NRC 按照特朗普行政命令将许可审查压缩至 18 个月，大型核电站的物 理建设周期仍然受制于客观规律，通常需要在浇筑第一罐混凝土（FCD）后 耗时 6-8 年。所以当前一个大型核能项目从 2025 年开始立项，寻求私人投资 基金，再到审批、建成，最快最乐观估计也要在 2035 年以后才能落地，对于 10 年内解决 AI 用电问题没有帮助。

3.7.1. SMR 技术：不对 2030 年以前电力供应市场产生影响，并且技术待落 地观测

面对大型反应堆的困境，行业将希望寄托于小型模块化反应堆（SMR），相对 于传统大型商用核电站而言，采用模块化设计、单堆功率较小（通常在 300MWe 以下）、具备工厂预制、现场快速组装及固有安全特性等特征。 从我们梳理的当前有审批意向的 SMR 项目看，项目最快最乐观预计落地要 2030 年，并且还需要 1-2 年时间来试验稳定性与成本测算，同时考虑到 NuScale Power 与 UAMPS 因为建设成本的暴涨而取消对应的 SMR 项目，整 体 SMR 路线还需要实际落地观测，预计不会对 2030 年以前的电力供应市场 产生影响。

3.8. SOFC 等新技术，未来可期

我们认为在主要新增电源方向 CCGT 受上游产能瓶颈限制，新能源落地受政 策调整及上网排队限制落地确定性也有疑虑的情况下，市场开始探索更多的 电源填补路径。 固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高温（通常 600–1000°C）电化学发电 装置，能够直接将多种燃料（天然气、氢气、合成气、生物质气、氨等）的 化学能高效转化为电能和热能。与先进天然气 CCGT 与小燃机相比，SOFC 的燃烧效率非常高，理论最高达 70%，也使得 SOFC 的碳排放基本可以做到 零，同时 SOFC 的响应速度可以达到分钟级，大幅度的好于现有各项其他电 源，非常匹配 AI 数据中心需求。并且部署速度较快，1 年内即可以完成部署， 同时由于 SOFC 安装规模较小，一般都是采取表后安装形式，直供具体对应 的 AI 数据中心或其他商用项目，不受上网审批时间拖延的限制。 截至 2025 年，美国 SOFC 的安装规模在 1GW 左右，考虑到龙头 GE 的产能 释放速度及 SOFC 技术还在快速升级迭代阶段，我们预计 2030 年 SOFC 美 国装机量达到 10GW 左右，全球市场规模有望突破 100 亿美元。

4. 美国电力平衡表：多电源侧“系统化解决方案”

综合我们上面的研究，我们认为美国为了解决当前严峻的 AI 缺电问题，脱碳 将从中短期的任务目标划出，全力保障 AI 用电稳定性、安全性、速度与成本。 同时由于美国短期老旧电网问题得不到妥善解决，没有任何一个单一的电源 品种可以作为解决缺电的核心，解决缺电问题一定是多电源侧共同努力，一 个“系统性”及“被迫的混合体”： 1）天然气做为新增的主要电源方向，2028 年可能才能看到明显的增量落地， 2030 年左右落地可能会低于预期；同时小燃机方向落地速度会增加。 2）新能源风光继续提升，但受政策影响，增速放缓，已经不是最为主要增量； 3）储能扛起风光新能源增长大旗，4 小时储能解决夏季调峰问题，10 小时储 能探索经济性提升可能，逐步加大占比； 4）重启煤电，公用事业及大众不得不短期接受这个现实，至少在 SMR 等核 能技术未真实落地可以实现大突破背景下，煤电的“压舱石”作用还是会凸 显，但可能未来 10 年是煤电的“最后一舞”； 5）核能 2030 年以前无变化，大型核电 10 年内基本看不到希望，SMR 技术 估计 2032 年才能有落地产生效果的可能； 6）SOFC 等新技术崭露头角，但成本端偏高规模较小，2030 年前依然不是 主流方案。

4.1. 美国电力需求预测：预计 2030 年总电力需求提升至 5.1 万亿 度，AI 贡献新增总量超过一半

我们预计伴随着 AI 数据中心用电的强势增长及制造业回流等带动，美国电 力需求增速逐年抬升，预计到 2030 年美国全年电力需求总量突破 5.1 万亿度。 其中 AI 数据中心用电规模超过 6600 亿度，占总用电量的 13%，并且对于新 增用电贡献超过 50%。

4.2. 从电网可靠性角度（负荷）评估 2025-2030 年新增各电源装机

美国联邦能源监管委员会（FERC）依法认可 NERC 为 唯一的电力可靠性组 织，NERC 职责是制定并监督电网可靠性标准，确保北美大电网的安全稳定 运行。NERC 的《Long-Term Reliability Assessment (LTRA)》报告明确提出储 备裕度 PRM 要求，即电网在满足峰值负荷之外，还需额外准备约 15% 的备 用容量，电网需要“115% 的有效容量”。 根据 PJM 及 NERC 的报告，基于对美国石化能源退出预计及新增电源供应 的预测，警告了美国在 2028-2029 年电网有较大的可靠性风险。我们也认为 对于美国当前可靠性的风险（断电）大于电量供应的风险，所以我们预测的 第一步就是首先对于有效容量进行预测。 基于我们的研究结论，我们做好了有效容量的预测，但是其中的几个变化因 素： 1） 35%的新增电网有效容量是由天然气电厂提供，其中 CCGT 预计 2025- 2030 年新增 48GW 产能，而当前根据 EIA 估计 2028 年可能仅落地 18GW， 意味着 2029-2030 年落地 30GW 有相当的落地难度。 2） 47%的新增电网有效容量是由储能提供，但根据最新 ERCOT 研究，随着 光伏渗透率大幅提升，2 小时储能 ELCC 大幅度下降；为了保持储能 ELCC， 需要大幅增加 5 小时以上的储能占比，至少站在 2025 年角度 6-8 小时不是储 能主流方案，经济性不足；而额外增加 2-4 小时储能只解决夏季光伏发力较 多的情况，不解决更大电网可靠性冬季的问题，所以 2030 年储能 ELCC 是有 可能达不到 68%的。 3）如果 CCGT 与储能均存在发展限制的问题，那么只能靠增加小燃机或者 延迟退役煤电厂来维持，我们认为概率是比较大的。

4.3. 美国电力供应平衡表（电量）：系统化的能源解决方案

我们根据美国 2030 年自身电力的需求平衡表，综合各电源侧需要电网可靠性 下的电源新增装机，构建了供应平衡表（电量）。综合我们的分析结论，我们 认为解决美国 2030 年缺电的核心在天然气及风光储（尤其是储能），但如果 未来美国 AI 发展甚至是机器人发展继续突破当前的市场认知带来更大的用 电需求、电网依然显现较大的调配问题或者天然气 CCGT 与新能源尤其是储 能落地速度低于预期，那么空缺的量可能交由煤电去满足，煤电可能出现逆 势增长的态势。 我们认为解决美国 2030 年的缺电问题是各电源侧共同努力达到的系统化的 解决方案。我们预计从新增装机容量角度，风光新能源装机达到 240GW（使 用 EIA 预测）、天然气 CCGT 新增 48GW，天然气 OCGT 小燃新增 15GW， 其他主要反映 SOFC 新增装机 13GW，火电装机只下滑 6GW（比市场预期更 大的退役机组延退）。 从新增电量供给拆分，天然气的 CCGT 及 OCGT 通过新增及产能利用率提升 预计可以覆盖新增发电贡献的超过 40%；风光储贡献约 46%；核电及其他贡 献剩下 10%。

编辑：火腿肠