AIDC Power Supply: Short-Term Reliance on Gas Turbines for Emergency Response, Long-Term Driven by Three Key Routes

供電能力，正在成為數據中心建設的隱形天花板。

申萬宏源證券於 4 月 16 日發佈行業深度報告《算力需求增長加劇電力缺口，燃機市場打開成長空間》指出，北美 AI 數據中心（AIDC）建設提速，正在將電力供給矛盾推向臨界點。

短期內，燃氣輪機與往復式內燃機憑藉快速啓停、靈活部署優勢，成為 AIDC 現階段供電核心方案；航改燃機啓動僅需 5-10 分鐘，重型燃機聯合循環效率可達 60% 以上；中長期，SMR（小型模塊化核反應堆）、可控核聚變、SOFC（固體氧化物燃料電池）被視為 AIDC 長期供電理想方向。

燃機：當下最能 “救火” 的方案

面對 AIDC 的即期供電剛需，申萬宏源認為，燃氣輪機與往復式內燃機是現階段最具可行性的核心方案。

原因在於技術特性的高度匹配。光伏、風電屬於間歇式能源，難以應對全天候穩定供電需求；核電站與大型水電建設週期普遍在 4-5 年以上，無法匹配 AIDC 的建設節奏；而燃氣輪機響應迅速、調節靈活、建設週期短，是"現階段支撐 AIDC 連續負荷與應急備電的主流方案"。

燃機內部，輕重兩類機型各有側重：

航改燃機源於航空發動機改型，啓動時間僅需 5-10 分鐘，典型出力 5-60MW，佔地小、可移動部署，適配分佈式供能、應急調峯等場景。代表機型包括 GE 的 LM2500+ 系列、LM6000 系列，西門子能源的 SGT-A35，以及三菱重工基於普惠 PW4000 發動機推出的 FT4000 等。

重型燃機功率更大，典型出力 50-500MW，啓動時間 30-60 分鐘，適配大型 AIDC 的基荷供電需求。配套聯合循環系統後，發電效率可達 60% 以上，是化石能源發電效率的天花板級技術路線。按透平進口温度劃分，重型燃機從 D 級（功率<100MW）到 J 級（>1600℃，功率 300-400MW）逐級提升。

往復式內燃機則與燃機形成互補。其啓停更快（5-10 分鐘達滿負荷）、單機容量 3-20MW、建設週期 15-24 個月，成本可控，主要覆蓋中小型 AIDC 供能及極端兜底備電場景。Meta 在俄亥俄州數據中心電廠的實際部署，就同時使用了索拉 Titan250、西門子能源 SGT 400 等燃氣輪機，以及 CAT 3520 燃氣內燃機的組合方案。

中長期：三條技術路線打開長期空間

申萬宏源報告指出，燃機是"救火"方案，但 AIDC 的長期供電需求指向三條前沿技術路線：SMR、可控核聚變、SOFC。

SMR（小型模塊化核反應堆）

國際原子能機構（IAEA）將 SMR 定義為單堆額定輸出功率在 10-300MWe 的核反應堆。與傳統大型核電站相比，SMR 採用模塊化設計，可"搭積木"式建造，大幅降低施工風險和成本。IAEA 最新預測顯示，至 2050 年核電發電能力將提升至現今水平的 2.5 倍，其中 SMR 佔據 25%。

科技巨頭已密集入局。據報告整理：亞馬遜與 X-energy 合作，計劃在美國部署超過 5 吉瓦 SMR，目標時間 2039 年；谷歌與 Kairos Power 簽署購電協議，目標 2030 年建成首座 SMR；微軟與 Constellation 簽訂 20 年購電協議，重啓三里島核電站；Meta 資助 TerraPower 兩個核反應堆項目，總髮電能力 690 兆瓦，並與 Oklo 簽署協議在俄亥俄州開發 1.2 吉瓦核能技術園區；甲骨文正在設計一個數據中心，預計由三座小型核反應堆提供超過 1 千兆瓦電力。

報告認為，SMR 電站的經濟性有望在 2030 年後媲美天然氣電廠。

可控核聚變

核聚變被視為"終極能源"，當前主要分為磁約束和慣性約束兩條技術路徑。申萬宏源認為，磁約束聚變"更具工程化可行性和中長期產業化的潛力"，代表裝置包括 ITER（全球）和 EAST（中國）。

科技巨頭同樣積極佈局。微軟與 Helion 合作推進脈衝場反構型技術，簽署全球首份聚變購電協議，預計 2028 年建成；谷歌與 CFS、TAE 分別佈局高温超導託卡馬克與氫硼聚變；英偉達投資 CFS，聚焦 AI+ 聚變模擬方向。

SOFC（固體氧化物燃料電池）

SOFC 工作温度 600-1000℃，可直接兼容天然氣、煤制氣、沼氣等多種燃料，發電效率 45%-60%，結合熱電聯供後綜合能量利用效率可超過 90%。美國 BloomEnergy 已實現規模化商業應用，為蘋果、沃爾瑪、谷歌等企業部署多套分佈式發電系統，發電效率約 60%、熱電聯產效率近 90%。

三條路線的共同特點是：環保、高能量密度、長週期穩定供能，高度匹配 AIDC 的長期需求。申萬宏源認為，2030 年有望迎來商業化落地關鍵節點。

電力結構性錯配

報告判斷，當前數據中心建設不是全面缺電，而是結構性錯配。根據 EIA（美國能源信息署）數據，2024 年美國總髮電量 4.31 萬億千瓦時，總用電量 3.98 萬億千瓦時，整體並不短缺。但美國 70% 的輸電線路和變壓器運行年限超過 25 年，60% 的斷路器運行超過 30 年。

與此同時，AIDC 用電高度集中在加州硅谷、德克薩斯州、弗吉尼亞州等科技產業聚集區，電網老化與需求爆發在時間和空間上形成雙重錯配。

申萬宏源在報告中提出一個值得關注的判斷："供電能力在很大程度上影響 AIDC 建設規模與落地節奏，供電方案的重要性甚至可能高於算力硬件，成為 AI 大模型訓練與商業化推進中不容忽視的底層約束條件，而非簡單的輔助配套環節。"

美國能源部（DOE）發佈的《資源充足性報告》也明確警示，受電廠退役與電力負荷增長疊加影響，到 2030 年美國停電次數可能增加 100%。

申萬宏源在報告中提出兩條佈局主線。

第一條主線聚焦現階段成熟發電設備，包括燃氣輪機、往復式內燃機的整機制造、核心部件、系統集成及運維服務。報告提及具備總裝能力的航發動力、中國動力、東方電氣，以及產業鏈核心環節的應流股份、萬澤股份、航宇科技、隆達股份等。

第二條主線前瞻佈局前沿發電技術，關注 SMR 核反應堆設計製造、核聚變核心設備、SOFC 燃料電池的技術研發及產業化落地。核聚變相關標的包括合鍛智能、聯創光電、西部超導等。

報告同時提示三類風險：AIDC 建設進度不及預期、技術路線替代風險，以及市場拓展不及預期（包括地緣因素對海外市場的潛在影響）。