2026年汽车与汽车零部件行业重卡新视界系列之燃气发电机组：北美缺电持续演绎，燃气机组迎“主电”新机遇

背景：AI 算力需求激增，北美电力缺口达百吉瓦

2020年以来，人工智能的快速发展加速 AI时代的到来，对算力的需求呈现爆发式增长。 而算力需求的爆发式增长进一步提升了单个机柜功率。传统数据中心单机柜功率通常在 10kW 以内，而 AIDC 的单机柜功率通常达到 20-50kW，未来甚至将超过 100kW，大大 提升了数据中心的功率密度水平。目前，传统数据中心或难以支撑 AI 运行的需要，预 计全球将进入新一轮 AIDC 军备竞赛。

北美官方机构预测未来 5 年数据中心累计装机量约为 30-100GW 的水平。当前，北美 AI 产业快速发展，市场对北美算力需求将大幅增长已经达成共识。2022 年底，北美数 据中心总容量约为 13GW，根据美国能源部（DOE）于 2025 年 7 月发布的资源充裕 性报告，LBNL、ERPI、McKinsey、S&P 等机构对至 2030 年的北美数据中心负荷建 设需求预测范围介于 33GW-109GW 之间，波动区间较大，但 DOE 对数据中心 2025- 2030 年累计增长取值约为 50GW。2025 年 4 月，Grid Strategies 发布 2025 年国 家负荷预测报告《Strategic Industries Surging: Driving US Power Demand》的更新版 报告，其中对数据中心 2024-2029 年的增量预测更新至更高约 80GW 的水平。

但实际上，北美数据中心装机存在较大的超预期的可能，中性和乐观情况下 2030 年新 增装机量预计分别为 14.1GW 和 41.7GW。我们预计可能比 Grid Strategies 约 80GW 的增量预测超出一倍以上的水平，我们取值 178GW 作为乐观情景下 2025-2030 年数 据中心累计增量。我们对 2025-2030 年累计增长的中性假设取 DOE 和 NERC 设定的 50GW 增量。同时，我们假设美国 2024 年存量装机为 15GW，因此中性假设 2030 年美国数据中心累计装机为 65GW，乐观假设 2030 年美国数据中心累计装机为 193GW。

美国电力缺口测算：对于数据中心，中性假设 2030 年美国数据中心累计装机为 65GW， 乐观假设 2030 年美国数据中心累计装机为 193GW。在不考虑大区电网互联带来的抵 消作用下，2025-2030 年，美国将合计产生约 73.2GW 的电力总缺口，若数据中心增长 超预期，则可能产生 201GW 的电力总缺口。分年度情况看，2025-2027 年将是压力最 大的阶段，随着 2028 年有效电源预测装机的集中投运，压力将稍有缓解，但依然存在 一定的电力缺口。总体来看，未来美国缺电情况将会愈演愈烈。

需求：燃气机组短期具备爆发性，中长期空间明确

北美缺电大背景下，由于并网时间限制，分布式供电占比逐渐提升。北美新增电力项目 接入电网的平均等待时间长（火电 3-6 年、常规地热 3-8 年，核电（重启）2-5 年）。与 并网式供电对比，分布式供电交付周期大幅缩短。越来越多的美国数据中心在开发过程 中或将采用现场发电：2025 年占比可忽略不计，2027-2028 年的项目占比为 25-30%， 到 2030 年或将达到 30%。

在数据中心可用的分布式主电源中，主要分为三大类：1）燃气轮机：包括低温、慢速爬 坡的工业燃气轮机、高温、快速爬坡的航改燃气轮机以及超大型重型燃气轮机。2）天然 气往复式内燃机：包括 3-5MW 的小型高速发动机，以及 7-20MW 的大型中速发动机。 3）固体氧化物燃料电池（SOFC）：目前该领域的主要供应商为 Bloom Energy。虽然还 存在与现有核电站共址、构建现场小型模块化反应堆（SMRs）、地热能等现场发电方案。 在未来约 3 年内，这些方案对净新增发电量的贡献有限。

综合成本分析：若 1GW 的数据中心采取分布式发电，在无联合循环模式下，天然气发 动机成本优势突出，实际成本低于燃气轮机。燃气轮机若处于联合循环模式下，同时考 虑电源设备并联下的运维成本增加，天然气发动机成本或高于燃气轮机。TCO 预估假 设了双重冗余的“超配”。首先是基于 PUE 将 IT 负载转换为全数据中心负载（假设 PUE 为 1.4）；其次是为确保现场电力系统在维护期间维持 99.9%的可靠性，采用了 N+1 冗 余。Bloom 燃料电池的功能寿命为 5-6 年,表中的使用寿命数字反映了包含 15 年服务协 议的情况，即到期电池会在服务期内更换，因此，被预估了较高的年度维护成本。

短期：燃气轮机供需缺口持续扩大，燃气机组有望成为 主要替代

目前数据中心分布式发电主要以燃气轮机为主。特斯拉 XAI 选用燃气轮机和储能并联的 方式，其中储能可用来管理负载波动并提供部分冗余；Crusoe 选用统一的航改式燃气 轮机配置，便于维护和运营；Meta 使用多种类型的燃气轮机来实现快速供电。

全球头部燃气轮机整机厂商 GEV、西门子能源、三菱重工订单加速提升，交付周期已排 至 2028 年后，供需存在较大缺口。2025 年前 9 个月，全球燃气轮机订单同比增长 54%， 其中美国订单量受数据中心强劲需求支撑，同比激增超过 200%，从一年前的 9.2 GW 增至 30.5 GW。行业三大巨头 GEVernova、西门子能源和三菱重工的在手订单总量已 突破 84GW，交付周期普遍排至 2028-2030 年。2025 年全球燃气轮机需求约 85GW，总产能约 63.5GW，存在约 21.5GW 的供需缺口。而且随着北美数据中心需求、中东“油 改气”以及欧洲推进“碳中和”目标下，全球燃气轮机需求加速，供需缺口持续扩大。

燃气机组可通过并联方式实现同功率燃气轮机供电效果，但随着并联数量增加，运维成 本逐渐变高。以卡特彼勒天然气发动机为例，20 台 2.0MW 的 G3516H 发电机并联即 可实现 60MW 供电效率。串联较多下，则运维成本较高。若利用 5MW 发动机构建 2GW 的现场燃气系统，需要 500 台机组。如果每台发动机每 2000 小时需小修一次，维护团 队每年将面临超过 2000 次服务任务，几乎每周 40 次。虽然这些成本比燃气轮机大修 （通常需更换整个核心）更具可预测性，但累积效应明显。

在燃气轮机产能短缺情况下，燃气机组凭借交付时间短，可快速供货优势，成为当前数 据中心的主电源选择之一。卡特彼勒 2026 年 1 月 28 日收到美国智能与电力公司 2GW 订单，设备于 2026 年 9 月开始交付，整体交付周期约半年，大幅快于燃气轮机的 1 年 到 3 年时间，能够满足数据中心快速供电需求。