2026年电气设备行业美国缺电研究系列三：美国加码AIDC自建电源，变压器储能景气有望加速

美国数据中心自建电源或已成大势所趋

此前，我们在《解能源桎梏，扬时代风帆——美国缺电深度研究报告》中指出，为了满 足 AI 数据中心的发展，美国已面临较大的电力缺口，仅依靠公用电网短期难以解决， 2025 年北美终端销售电价上涨明显。同时，在典型市场 PJM 中，老旧燃煤机组快速退 役，而新发电资源并网缓慢，2026/2027、2027/2028 年度的容量拍卖清算价格已接近 设置的价格上限，意味着电网的备用容量已到极限状态，必须新建电源。

2026 年以来美国政府、科技巨头、电网举措和表态密集。1 月美国总统特朗普在社交媒 体上表示，“我绝不希望美国民众因为数据中心而支付更高的电费。因此，我的政府正在 与美国主要科技公司合作，以确保它们对美国人民作出承诺”，并敦促电力运营商 PJM 新建超 150 亿美金的可靠电力，以防止居民电费进一步上涨。随后，微软发布 《Community-First AI Infrastructure Plan》, 要求“公用事业公司针对超大型客户设定足 够高的费率，以覆盖数据中心所需的电网升级和发电成本，并与电力公司合作，提前规 划并资助输电和变电站的扩容。”

立法层面，北美顶层监管机构、各州政府及区域输电组织正在加速推进针对大型负载的 并网政策落地，其中 ERCOT、SPP 区域政策已生效。目前的政策核心高度集中在两大 维度：1）鼓励数据中心自建电源以加速并网；2）建立新费率等级，强制数据中心承担 电网升级费用。

特别的，ERCOT 的硬性减载要求数据中心自建电源比例必须达到 50%以上。ERCOT SB 6 法案引入了硬性削减要求，即在电网紧急情况下，数据中心必须能够瞬间切断负 荷；为了保证 AI 算力的连续性，2026 年及之后并网的数据中心被迫必须自建至少 50% 的冗余电源。2026 年 2 月 ERCOT 启动输电规划流程改革，即将公布其快速修订的大 负荷互联流程标准，是目前进展最快的区域输电组织。 当前北美数据中心并网时间普遍较长，60 天~10 个月快速并网能大幅收窄并网时间。 隶属于 PJM 区域的 N. Virginia（北弗吉尼亚州）、芝加哥 50MW 数据中心平均并网时间 已分别达到 7 年、5 年；在隶属于德州的 Dallas，50MW 数据中心并网时间也达到 2.5 年。

综上，我们判断美国数据中心自建电源大势所趋。一方面，刚性容量缺口和可能的硬性 削减政策双重压力下，自建电源是维持 AI 模型训练不中断的唯一保障。另一方面，随 着各州惩罚性费率的出台，自建电厂的成本在长期运营中可能反而低于长时间并网审批、 缴纳各种补偿金后的成本，如我们在《美国缺电研究系列之六问六答》的初步测算，自 建电源并不会显著加重互联网大厂的资本开支，有望成为未来的主流方式。 本文重点阐述北美数据中心供电及配储架构，量化测算自建电源对变压器及储能需求的 拉动。受限于美国部分细节数据可得性不足，下文在测算时设置了相应前提假设，核心 目的是提供一套可量化的测算方法与框架，并突出 AIDC 自建电源对变压器及储能需 求的显著拉动作用。

美国数据中心自建电源将采用怎样的供电架构？

随着 AI 的发展，单体数据中心容量越来越大，而传输电流受到电缆等导体热稳定极限 和开关对短路电流开断能力的限制，假设不超过 3150A，因此供电的电压等级有提升的 必要：例如，如果是 1GW 数据中心，需要采用 230-500kV 的电压等级作为最高输电电 压。

基于此，随着单体数据中心容量的不同，我们认为 200MW 及以上的数据中心即有采用 高压（100kV 以上）供电的必要性，而 50-200MW 需要采用 34.5kV 的中压供电结构， 50MW 及以下可以采用 13.8kV 的中低压供电架构。

以上供电架构均将采用大量的变压器进行升降压，需求较多；同时，图中未列出数据中 心内部使用的 13.8kV 降压变，该部分降压变未来或被 SST 部分取代，但我们预计数据 中心外部的供电架构方案依旧会保持相对稳定。

美国数据中心自建电源需要多少变压器？

对于美国数据中心建设体量，我们假设：2026-2030 年，美国分别新建 29.7GW、40.4GW、 46.5GW、55.4GW、59.5GW 的 AI 数据中心。同时，我们新增假设未来每年的不自建 电源的 AI 数据中心的容量均为 5GW。因此，2026-2030 年自建电源的数据中心容量分 别为 24.7GW、35.4GW、41.5GW、50.4GW、54.5GW。

根据前文各类方案，我们对不同容量数据中心采用的外部供电架构方案进行假设。例如， 对于 600MW 及以上数据中心，最高供电电压采用 230kV 及以上，2026-2030 年该容 量数据中心的整体占比达 12.5%、15%、17.5%、20%、22.5%，逐步提升。

对于燃机电源，我们统一假设采用 1.2 倍的冗余进行电源配置，对于光储电源，我们统 一采用光伏 3.391倍进行电源保守配置，同时按照光伏的 1.5 倍对储能进行保守配置。

对于电源升压变压器，统一按照 1.15 倍冗余容量配置变压器。对于降压变压器，其容 量与数据中心用电容量相关，并且考虑 138kV/230kV→34.5kV→13.8kV 的降压路径， 且均按 1.15 倍数据中心容量的冗余配置变压器。

若考虑 SST 替代，我们假设 2026-2030 年 SST 分别替代 0%、1%、5%、30%、50% 数据中心内部的 13.8kV 变压器，则 2026-2030 年 13.8kV 变压器的剩余容量分别 48.39GW、65.31GW、70.53GW、66.76GW、54.57GW。

最终，我们将 100kV 以上变压器归为主变，则 2026-2030 年数据中心自建电源带来的 主变需求年化复合增速约 38.4%；考虑 SST 替代情况下，2026-2030 年数据中心自建 电源带来的配变需求年化复合增速约 15.4%。

综上所述，我们认为美国数据中心未来有望高比例自建电源，对变压器等电气设备带来 显著的增量需求，其中高压变压器容量需求增速更高。考虑到海外高压变压器供给持续 紧张，我们继续重点看好中国变压器出海，尤其是高压变压器出海的持续性景气。

美国数据中心自建电源对储能拉动几何？

应用场景：配套供电、需求响应、平滑负载

数据中心储能应用场景主要涵盖了配套供电、需求响应及增容、平滑负载三个维度。英 伟达 800V 供电架构白皮书中，高压供电侧和低压负荷侧都有储能配置。在高压供电侧， 储能系统一是配合主电源供电，如典型的光伏配储、燃机配储供电；二是通过削峰填谷 及参与电网需求响应或增容，降低了电费成本、缩短并网周期。在低压负荷侧，储能和 超级电容配合对冲 AI 算力负荷脉冲，可降低高强度计算对硬件和电网稳定性的影响。

配套供电

储能配套主电源供电在北美数据中心市场已比较常见。在亚利桑那、阿肯色等光照资源 丰富地区，Google、Meta 等巨头通过 PPA 模式采购光储电力，此类项目的配储时长普 遍达到或超过 4 小时。另外，2025 年开始有些项目规划了大规模的燃气轮机配储，以 及包含光伏、核电的“光-燃-储”多元微网。在此场景下，储能主要承担平抑燃机波动、提 供频率响应及配合孤网稳定运行的功能。

需求响应及增容

储能提供需求响应和增容本质都是削峰，通过提高数据中心灵活性，释放现有的电网容 量，从而加速并网审批。 负荷侧来看，不同类型的数据中心利用率差异较大，训练数据中心利用率可达到 80%， 推理数据中心利用率平均在 40%左右，且 AI 处理任务具有较强的时间灵活性，实际数 据中心并非始终处于满负荷运行状态。 电网侧来看，当前电网容量紧张更多在于满足极少数时段的超出阈值的峰值负荷需求， 这类峰值通常每年发生时段不多。 因此，数据中心在系统压力较大的关键时刻适度削减负荷，可有效释放电网裕量。根据 杜克大学尼古拉斯研究所测算，若新增负荷的年均削减率为 0.25%，全美可增加 76GW 的电网裕量；若削减率提高至 0.5%，则可增加 98GW 的电网裕量。

从削峰时长来看，单次削峰平均持续时间在 1-5 小时之间。在 0.25%的年均削减率下， 平均时长仅为 1.7 小时；在 1.0%的削减率下，单次平均时长仅为 2.5 小时；在 5.0%的 负荷削率下，为 4.5 小时。因此，储能非常适配数据中心削峰场景。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）