2026年汽车与零部件行业燃机发电链系列报告之一：海外燃气发电供不应求，国内供应链迎来成长新机遇

燃气发电机将成为燃气轮机首选替代方案

1.1 燃气轮机供给短缺将推动燃气发电机需求持续增加

美国数据中心电力需求持续增长，燃气轮机面临供应缺口，燃气发电机有望成为首选替代方案。 在需求侧，全球科技巨头持续加大资本支出，AI 数据中心规模持续扩张下美国数据中心电力需求 快速增长；而美国电力体系面临电网老化、电力扩张速度低、电力分布不均等结构性问题，难以 满足数据中心电力需求，电力供应已成为美国数据中心建设核心瓶颈，预计作为数据中心主力发 电方式的燃气发电需求将持续增加。另一方面，美国电力负载并网时间过长以及政府对数据中心 自行承担电力的要求将推动美国数据中心往自建分布式发电设施发展，有望进一步推动数据中心 燃气发电需求提升。 在供给侧，作为数据中心主电源主流选择的燃气轮机面临供需缺口，三大燃气轮机厂商订单已排 至 2029-2030 年，迫使数据中心开发商寻求替代方案；燃气发电机具备交付速度、灵活性等优势， 预计在燃气轮机供应短缺的情况下，燃气发电机有望成为数据中心主电源首选替代方案，数据中 心的扩张需求将推动燃气发电机需求持续增加。

在全球 AI 发展浪潮下，2025 年 AI 算力竞争持续升温，尽管面临对 AI 投资回报率的质疑，科技巨 头仍然集体选择进一步扩大在数据中心及其配套设备领域的资本支出，以巩固自身在 AI 领域的领 先地位。根据各公司规划，谷歌、Meta、微软、亚马逊四大科技巨头 2026 年合计资本支出预计 将突破 6000 亿美元，同比增长超过 50%。随着 AI 芯片及机架功率密度持续提升，AI 数据中心的 能耗已从传统数据中心的 10-25 MW 提升至 100MW 以上，年耗电量相当于 10 万户家庭，AI 数据 中心的规模扩张将直接推动美国电力需求的持续增长。 另一方面，美国电力供应体系面临一系列结构性难题：（1）电网老化。美国电网平均寿命超过 30 年，且高额的投入成本及漫长的审批程序导致电力设备改造更新效率低下；老化电网制约了美 国的输电效率，在寒潮等极端天气下容易引发停电。（2）电网分布不均且互联程度低。美国电网总体可分为东部、西部和得州三大独立系统，彼此之间互联程度低，难以实现电力跨区域调配， 且大规模输电项目因环保争议、审批复杂等进展缓慢，导致电力需求中心容易出现区域性电力紧 张。（3）电力扩张积极性弱。美国电力市场高度资本化，私营电力公司对于回报周期长、风险 高的电网升级与储能项目的投资意愿低。设备老化、供应紧张、稳定度低的美国电网系统将难以 满足数据中心用电需求，电力供应已成为制约美国数据中心规模扩张的核心瓶颈。 美国电力系统面临的多重压力已引发机构对美国电力短缺的担忧，北美电力可靠性协会(NERC)表 示未来 5 年内 1.5 亿美国人将面临电力短缺甚至全面停电风险；美国最大电网运营商 PJM Interconnection 警告称，未来十年美国电网可能面临高达 60GW 的电力供应缺口。随着美国数据 中心电力需求持续增长、电力供应缺口规模扩大，预计作为美国主力发电方式的燃气发电需求将 持续增长。

并网时长瓶颈将促使数据中心寻求自建分布式发电设施。由于并网申请准入门槛低、评估流程复 杂，北美的电力负载并网请求持续积压。据劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）数据，截至 2024 年单个电力负载项目从并网请求到商业运营的所需时间中位数已延长至 55 个月，其中光伏电池及 风电项目并网所需时间中位数达 80 个月、60 个月。对于数据中心开发商和使用者而言，漫长的 并网周期将带来巨大的机会成本损失，促使数据中心寻求自建分布式发电设施以提前运营。 另一方面，数据中心运营对美国电网形成的压力已直接引发电价上涨，2025 年美国电价同比增长 6.9%，是整体通胀率 2.9%的 2 倍以上。数据中心导致的电价上涨已引起美国政府重视，3 月 4 日，谷歌、Meta、微软、甲骨文、OpenAI、亚马逊、xAI 七家科技巨头高管在白宫共同签署《电 力用户保护承诺》，承诺将自行供应或购买 AI 数据中心所需电力以保障电价稳定。预计在电力供 应持续受限及政府推动下，未来北美数据中心自建分布式发电设施将逐步成为主流。

1.2 燃气发电机的特性决定其成为燃气轮机供给不足的最优替 代方案

目前分布式数据中心的主电源形式主要包括燃气轮机、燃气发电机、SOFC（固体氧化物燃料电 池）等，柴发主要作为数据中心备用电源使用。燃气轮机遵循布雷顿循环，主要结构由压气机、 燃烧室和燃气涡轮三大部件构成，基本工作原理为压气机吸入空气并进行增压，压缩空气与燃气 混合后进行燃烧，燃烧产生的高温高压气体推动涡轮旋转进而转化为电能，剩余气体通过排气段 排出或者进入余热锅炉进行联合循环。燃气发电机工作原理则类似柴发，遵循奥托循环，主要包 含进排气系统、发动机系统（气缸、活塞、连杆、曲轴、燃烧室）、发电机系统、冷却系统等结 构。经过滤的空气与燃气混合后形成可燃混合气，混合体进入发动机气缸后被点燃推动活塞做功， 将化学能转化为机械能。SOFC 则基于电化学反应，通过将燃料的化学能直接转化为电能。 从发电功率角度看，燃气轮机、燃气发电机及 SOFC 均能满足数据中心主电源要求（数十 MW）。 燃气轮机单机功率较高，根据类型不同功率在十几至几十 MW 之间，重型燃气轮机功率甚至可超 过100MW；燃气发电机功率在数十KW至十几MW不等，可采用多台燃气机并联方案进行供电； SOFC 则可进行模块化安装，由多个 1KW 堆栈组成 65KW 模块，进而封装为 325KW 的发电机组 （以 BloomEnergy 为例），目前最大的 SOFC 发电厂规模已达数十 MW。 从发电效率角度看，SOFC 高于联合循环燃气轮机高于燃气发电机高于柴油发电机，同时考虑占 地面积及初始投入单位成本，燃气轮机成为北美数据中心主流选择，如 xAI 在其 Colossus 超算中 心部署了超过 500MW 的燃气轮机，Crusoe 在阿比林的站点部署了 10 台燃气轮机。

数据中心燃气轮机发电的核心瓶颈在于供应环节。全球三大燃气轮机制造商 GE Vernova、西门 子能源及三菱重工占据全球 75%的燃气轮机市场份额，三家公司 2025 年燃气轮机订单均迎来大 幅增长，交付周期已延至 2029-2030 年。另一方面，由于燃气轮机技术壁垒高、扩产周期长，目 前 GEV 及西门子能源扩产规划仍然谨慎，GE Vernova 预计将在 2028 年将燃气轮机产能提升至 24GW/年，以 2026 年 100GW 预计积压订单测算的交付时长达 4.2 年；西门子能源 2024 年燃气 轮机产能为 17GW/年，预计将在 2025-2027 年将产能提升 30%至 22GW/年，2028-2030 年进一 步提升至 30GW/年，以2025年末 78GW 积压订单测算，预计当前订单交付时长已延至 2029年； 三菱重工宣布将在未来两年内将燃气轮机产能翻倍，但其产能规模低于 GE Vernova 及西门子能 源，仍难以满足持续增长的燃气轮机需求。此外，燃气轮机的扩产面临供应链瓶颈，如涡轮叶片 存在单晶合金制造、复杂空气动力学设计等壁垒，外资企业扩产意愿不足也将导致燃气轮机产量 难以快速提升。 燃气发电机有望成为燃气轮机产能不足背景下北美数据中心最优替代方案。与 SOFC 相比，燃气 发电机初始投资较低、使用寿命较长，且同样具备部署速度及灵活性优势，适配数据中心特别是 中小型数据中心的主电源需求。目前 Meta 已在其数据中心部署燃气发电机组，卡特彼勒、INNIO 等燃气发电机主要厂商也已经宣布获得数据中心燃气发电机组主电源订单。在燃气轮机存在供需 缺口的背景下，预计燃气发电机组将有望成为北美数据中心主电源首选替代方案，数据中心的规 模扩张将带动燃气发电机需求持续增加，柴油发电机作为备电方案也将有望迎来需求提升。

海外燃气发电机市场空间较大

主流机构持续上调美国数据中心发电装机量预测值。2025 年 7 月美国能源部（DOE）发布《美国 电网可靠性和安全性评估报告》，报告指出各机构对 2030 年数据中心新增用电量的预测差异很 大，区间为 35-108GW，美国能源部选取 50GW 的中值假设，该数据与美国电力研究院（EPRI） 2024年5月预测值和劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）2024年12月预测值的中心预测相一致。 但随着人工智能的迅速发展和数据中心规划的增加，EPRI 在 2026 年 2 月发布的《美国数据中心 用电及电力策略的最新情景分析》报告将 2030 年美国数据中心用电需求预测值调整至 383- 793TWh（低、中、高情景分别为 383、596、793 TWh，对应名义装机量分别为 56GW、96GW、 132GW），较2024年预测值提升约60%，以反映过去18个月数据中心加速发展的现状。此外， 如 S&P Global 也曾多次上调预测值，2026 年 1 月其预期到 2030 年全球数据中心装机量将达到 167GW。

预计相关机构对美国数据中心用电需求测算后续仍存在上修空间。LBNL 基于芯片和其他设备出 货量对数据中心需求“自下而上”进行测算，但报告发布时间较早；EPRI 则根据美国数据中心规 划数据进行测算，将项目分为建设中、高级规划阶段和早期开发阶段，并根据低、中、高三种情 形分别进行计算。我们认为 EPRI 对美国数据中心需求测算较为保守，在其最高情景假设建设中 和高级规划项目 100%完成，早期开发阶段项目到 2030 年完成率仅为 30%。以此计算高情景下 2030 年数据中心新增 88.1GW，加上 2024 年存量 44GW 合计 132.1GW。此外，如 S&P Global Energy 等机构也基于数据中心规划多次上调预测值，预计相关预测更多基于过往数据，可以反映 北美数据中心电力需求快速增长的趋势，后续预测值仍存在上修空间。

预计 2030 年以前制约美国数据中心电力的最大因素在于供给端，而非需求端。据 Wood Mackenzie 2025 年 11 月报告，2023 年 1 月至 2025 年 10 月中旬美国数据中心项目总体规划已 达到 245GW；据 Cleanview 数据，截至 2026 年 3 月美国共有 187.6GW 的数据中心建设规划。 我们认为北美数据中心规划项目充足，但以西门子、GEV、三菱重工为代表的燃气轮机公司产能不足，订单已排至至少 2028 年底至 2029 年初，因此当前制约因素在于电力供给而非数据中心需 求。

参考各机构预测以及美国数据中心项目规划，我们预计2030年美国数据中心电力累计需求将超过 200GW；考虑燃气轮机产能紧缺以及燃气发电机灵活部署的优势，假设燃气发电机将在数据中心 发电设备中占据一定份额，并考虑数据中心发电预留冗余，测算得到 2026 至 2030 年美国数据中 心燃气发电机单年需求将从 522 亿元增长至 994 亿元，CAGR 为 17%。