随着AI大模型参数量持续提升，对算力提出更高的要求，全球云厂商持续加码AI基础设施投资，数据中心进入高速扩张阶段。其中燃气轮机凭借快速响应、高功率适配性、较低发电成本，高可靠性成为AIDC主电源优先解，AI数据中心建设、电力供需矛盾加剧以及海外能源基础设施升级，共同推动燃气轮机进入新一轮成长周期。AI时代开启的全球需求新周期，也打开了国产替代窗口，国内燃机产业链迎全球化发展机遇。

近日，开源证券机械团队发布行业深度报告《AIDC用电专题：燃气轮机与柴发迎来黄金机遇》，从AI产业趋势、海内外需求、国产替代等多个维度进行系统梳理，为您解析全球数据中心用电需求爆发背景下“燃机+柴发”的投资机遇。

燃气轮机和柴发受到市场关注

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1、数据中心投资刺激自备电需求

当前全球AI算力产业化持续提速，带动全球及美国超大规模数据中心进入高速建设期，算力装机、资本开支、电力需求均维持高增长。持续高增的算力供给对应海量配套电力基础设施需求，算力需求增速持续高于供给扩容速度，倒逼自备电源快速落地。其中美国作为全球AI核心阵地，算力集中度遥遥领先，根据The World Center统计全美超大规模数据中心装机容量占全球比重达54%，2020–2025年复合增速高达24%，2025年末美国数据中心总装机容量已突破50GW。此外微软、亚马逊、谷歌、甲骨文、Meta等北美头部云厂商持续加码资本开支，2026年北美五大CSP算力相关资本开支合计预计达7600亿美元，同比有望翻倍增长，其中亚马逊单年资本开支更是有望创下2000亿美元的历史新高。

不同于传统公用事业电网供电模式，美国大型AI智算中心普遍采用燃气轮机能源岛自备供电方案。为适配算力负荷波动大、供电稳定性要求高、建设落地快的核心需求，算力需求成为全球燃气轮机产业核心需求。随着全球AI算力基础设施大规模建设，区域用电缺口扩大，分布式电源需求不断升级，叠加北美等地区传统电网调峰、应急备用供电场景的矛盾突出，数据中心开始加大对燃气轮机、柴发设备的采购。燃气轮机供电稳定、启停灵活、适配高负，成为AIDC数据中心、大型工商业自备电站的核心供电方案。同时柴油发电机组凭借部署便捷、响应快速、适配性广的特点，与燃气轮机形成互补发展格局。

在算力基建快速扩容的当下，燃气轮机与柴发产业链景气度持续上行，预计在相当长一段时间内，燃气轮机与柴发的市场需求、订单规模均迎来稳步扩容机遇。

数据中心对能源较为依赖

资料来源：《计及数据中心负载特性的多时间尺度优化调度》帅文利等

2、燃气轮机在AIDC中优势明显

在海量的算力需求面前，电网也难以满足数据中心的用电需求。AIDC对于能源电力的需求要求：高功耗、高可靠、24小时负荷及动态的负荷波动。在电网扩容滞后的应用场景下，算力与电力的协同发展往往绕不开系统供需结构性问题。从算力侧看，数据中心对电源提出了较高的要求，最简单的用电方式是接入电网用电，但目前北美电网明显难以承接这么高强度的用电需求。数据中心作为用电大户，需要电网进行相应的配套建设，而数据中心从拿地到投产的周期最快已压缩至一年以内，但电网配套工程动辄需要数年，两类基础设施的建设时序存在显著错位。如果数据中心优先使用绿电，而绿电供给发力主要集中在中午，电源侧出力本身已具有较强随机性，和数据中心用电高峰难以匹配，当两类波动相互叠加时，将进一步增加电网实时功率平衡压力。

不同时刻，数据中心负载差异较大

资料来源：《计及数据中心负载特性的多时间尺度优化调度》帅文利等

数据中心与电网交易电量波动较大

资料来源：《计及数据中心负载特性的多时间尺度优化调度》帅文利等

在电网不能满足数据中心用电需求的情况下，自备电源几乎成为北美数据中心用电需求的唯一解。传统的燃煤发电、核电、水电等也并不适配自备数据中心电厂的需求。企业常用自备电源通常规模较小，燃气轮机凭借自身稳定、冷启动快、成本低、功率大等优势，成为数据中心供电的最佳方案，尤其是在欧美地区环保要求也相对较高。常规煤电冷启动需要4–5小时，深度调峰下限多至40%额定负荷，且频繁启停会损耗锅炉、脱硫脱硝设备，导致运维成本大幅上升，不适合短时波动调节。对大型核电站而言，反应堆不允许频繁升降负荷、快速启停，调峰能力极弱，基本只能恒定满发。至于风光水电，均由于过于依赖天气，且对地理位置有较高要求，难以成为稳定电源，不适合作为AIDC电源。

与燃气发电机相比，燃气轮机亦有优势。相较于燃气内燃机，燃气轮机负荷调节区间更广、响应速度更快，可精准适配AI训练与推理任务的潮汐式用电波动，同时依托成熟的热电联产模式，回收烟气余热实现供冷供热，大幅提升能源综合利用率，有效降低数据中心PUE值与全生命周期运营成本。相较于备电为主的柴油发电机组，燃气轮机功率密度更高、占地面积更小、运维周期更长，可长期满负荷连续稳定运行，可以解决柴油机组仅适用于短时应急备电、长期运行故障率高的短板。整体来看，燃气轮机是当前大型AIDC场景下兼顾可靠性、经济性、灵活性与低碳性的最优自备发电方案。

需求端：数据中心成为拉动燃气轮机需求的核心动力

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燃气轮机下游需求分为传统刚需场景与AIDC新兴场景，需求正迎来结构性重构。传统需求仍占据基本盘，AI基建投资开始成为行业需求增长的核心驱动力。燃气轮机传统需求主要涵盖电网调峰、工业自备电、油气开采、舰船航空动力、分布式能源等领域，整体需求增速相对平稳。而近年来，随着AI算力需求快速增长，全球燃气轮机新增需求增量开始转向AI算力基建主导，随着AI大模型训练、超算中心规模化落地，算力电力消耗呈指数级增长，传统电网扩容速度难以匹配算力用电缺口，谷歌、微软、Meta等全球科技巨头纷纷加大AI基建投资，通过自建燃气轮机电站保障数据中心稳定供电。和众汇富统计，2025年全球燃气轮机意向订单已超80GW，其中20%-25%来自AI数据中心领域，部分海外年度新增装机中AI算力配套需求占比达50%，拉动燃气轮机订单增长，同时也带动燃气轮机需求从传统能源装备向AI算力基建转型。

1、AI快速发展带来用电需求

近年来AI需求快速增长。2022年现象级产品ChatGPT问世后，生成式AI迎来快速普及，文本、图像生成等各类AI工具显著提升了整体工作效率。随着技术发展和人们需求的增长，AI行业技术迭代也在提速，ChatGPT、Gemini、Anthropic Claude等全球标杆级大模型更新迭代速度也不断加快。随着AI模型持续升级和规模化落地，全球算力需求持续攀升，现有算力规模已无法匹配快速增长的市场需求，算力缺口持续扩大。在此背景下，各大科技厂商持续加码算力布局，建设智能化、规模化的数据中心，推动生成式AI技术迭代与算力基建协同发展。

美国工作时的AI技术使用率快速提升

资料来源：IEA

全球AI基建投资额正维持高速增长。受人工智能需求加速、中美算力竞赛升温驱动，全球智算中心、超算中心规模化落地加快，头部云厂商AI相关资本开支持续大幅扩容，2025年全球AI基建支出同比实现大幅增长。根据普华有策数据，受旺盛需求驱动，中国智能算力规模预计2028年将突破2781.9EFLOPS，年复合增长率39.94%。全球AI投资同步高涨，2025年超40%的IT预算将投向AI；全球AI资本支出预计从2024年的2320亿美元至2028年的14160亿美元，年均复合增速超50%，其中AI服务器约占AI资本支出的40%-50%。高增的基建投资直接带动算力用电需求增长，为燃气轮机行业创造坚实的增量需求基础。

预计全球AI资本支出市场规模快速增长（亿美元）

资料来源：普华有策

AIDC产业链迎来上升周期。AI产业链以GPU等AI算力芯片为核心底座，上游涵盖半导体设备、晶圆制造、高纯石英砂、光刻胶、电子特气等核心材料设备，同时配套HBM显存、高速光模块、算力服务器、液冷温控、高端存储等算力硬件基建，构成AI产业底层支撑；中游为AIDC核心配套服务环节，以智算中心建设、系统集成、算力调度、算力租赁、机房运维为主，承担算力搭建、优化、运营的核心作用；下游则是AI商业化应用场景。当前全球AI训练与推理需求增长、算力缺口增大，AIDC建设需求加速，带动上游硬件材料、中游配套服务等环节快速放量，AI产业链进入高速增长的确定性上行周期，产业红利全面释放。

DXI指数快速攀升

数据来源：Wind、开源证券研究所

全球半导体市场规模快速攀升（%）

数据来源：Wind、开源证券研究所

AI数据中心是耗电大户。就电力消耗而言，根据IEA数据，传统数据中心的功率大约在10至25兆瓦左右，而专注于人工智能的超大规模数据中心则能拥有100兆瓦甚至更高的供电能力，其年耗电量相当于10万户家庭的用电量。为了满足越来越强势的模型和AI服务需求，专注于人工智能的智算、超算数据中心规模也在持续扩大，这也导致数据中心集中的地区的电力需求份额异常之高。例如，爱尔兰的数据中心消耗了约20%的供电量，美国有6个州的数据中心用电量已占其供电总量的10%以上，其中弗吉尼亚州以25%的比例居首。此外AI芯片制造环节耗电量也较高。芯片制造是硬件能耗核心，3纳米单晶圆生产耗电2.3兆瓦时，全球半导体行业年耗电超100TWh，如台积电单一企业2023年耗电20TWh，占中国台湾总用电量近10%。

弗吉尼亚州有较多数据中心

资料来源：IEA

目前，美国、欧洲和中国约占全球数据中心电力消耗总量的85%。2015年至2024年美国数据中心的电力消耗年均增长约12%。2024年美国的数据中心消耗了约180太瓦时的电力，接近全球总量的45%，也占美国所有电力来源消耗总量的4%以上。中国数据中心行业从2015年开始大幅扩张，2015年至2024年间电力需求每年大约增长30%。目前中国的数据中心用电量占全球总量的25%左右，这一比例较十年前的不到20%有所上升。

从装机容量来看，全球数据中心装机速度快速增长。JLL预测2026-2030年间全球将新增97GW装机容量，到2030年全球数据中心装机量有望达200GW。美洲地区是规模最大的区域数据中心市场，占全球总容量的约50%，预计到2030年其容量复合年增长率达17%，其中美国占比约90%。

预计全球数据中心装机快速增长

资料来源：JLL

IEA预计，2030年全球数据中心的电力消耗量约945太瓦时，约占2030年全球总电力消耗量的3%，是2024年的两倍多，而2024年的用电量约占全球电力需求的1.5%。预计从2024年到2030年，数据中心的电力消耗量年均增长约15%，这一增速是所有其他行业总电力消耗增长速度的四倍多。

预计2030年全球数据中心的电力消耗量约945太瓦时

资料来源：IEA

2、 多种因素导致北美缺电

过去美国用电需求较为平稳，近年来开始增加。2018年，美国售电量就已达到38592亿度，此后增速缓慢，直至2023年售电量为38743亿度，增速明显较弱；2024年美国售电量39754亿度，2025年售电40580亿度，分别同比+2.61%、2.08%，近两年用电需求出现了明显的增长。IEA预计未来五年，美国电力需求年平均将增长2%，约为过去十年（2016至2025年）观察到的增速的两倍之多，其中数据中心的电力消耗预计将占预测增长的近一半。

从建设期和成本来看，燃气轮机也是解决美国AI用电需求的最佳方案。燃气轮机GT建设周期1-3年，燃料成本略高为220美元/MWh；CT建设成本2-4年，时间略长于GT，因为CT需要搭配建设余热回收蒸汽发生器（HRSG）、蒸汽轮机和冷凝器等设备，但是由于余热利用率高，发电成本仅80美元/MWh。与燃气轮机相比，仅有不稳定的光伏和风电在建设周期、发电成本上具备可比性。

除AI需求增长之外，美国燃气轮机需求也正站在“存量换新”的节点。2000年前后的互联网高峰同样是美国燃气轮机的装机高峰，受当时批发电价上行与电力市场化改革驱动，美国电源建设在2000–2005年间集中放量。据EIA统计，2000-2005年投运的天然气发电装机达198GW，其中2002年单年气电新增装机近56GW。燃机的设计寿命通常为25–30年，这意味着2000–2005年投运的庞大机组群在2025–2030年将集中步入寿命末期，存量换新与延寿改造需求正进入释放窗口。我们认为，2000年装机高峰的25–30年换新周期，与AI需求增长两条曲线在2026年前后历史性交汇，美国燃机市场正迎来设备换新与服务需求共振窗口。

2000年前后美国新增燃气装机需求高企（GW）

数据来源：EIA、开源证券研究所

3、 中东也有燃气轮机需求

中东燃气轮机需求也正进入上行阶段，其背后的驱动力是大规模电力基础设施项目以及向天然气发电模式的结构性转型。根据M&S数据，2025年中东燃气轮机的市场规模达到34亿美元，预计到2033年将增至54亿美元，复合年增长率为6.0%。推动需求的最关键因素是中东地区正以石油发电转天然气发电，这在沙特尤为明显，2024年沙特天然气发电占比55%，石油发电44%，沙特计划2030年天然气发电与可再生能源发电比例各占50%，这一转型不仅提高了发电效率，也为大容量燃气轮机创造了持续的需求。此外，中东地区也在大力建设数据中心，比如阿联酋的“Stargate UAE”项目规划了5GW的数据中心园区，沙特的目标是数据中心到2030年达到1.9GW，这些都直接推动了燃气轮机的需求。

沙特希望2030年完成能源转型

数据来源：中东经济、Enerdata、开源证券研究所

燃机价格提升仍有较大空间

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1、供需分析：预计供小于求的局面将一直持续到2031年以后

全球燃气轮机市场竞争格局高度集中，头部厂商主导地位稳固。全球重型燃机市场呈现高度集中的寡头垄断格局，根据观研天下整理，2024年GE Vernova（GEV）占据34%市场份额，其次为三菱动力。市场份额占比为27%；第三为西门子能源，市场份额占比为24%，三家合计市场份额高达85%，三家的产能释放节奏基本决定了行业供应节奏。

燃气轮机行业集中度较高

资料来源：观研网

目前全球仅有五家公司拥有大型燃气轮机技术：美国GE Vernova、德国西门子、日本三菱、意大利安萨尔多和斗山能源。前三家我们已经梳理了扩产计划，安萨尔多和斗山能源产能较低，其中斗山能源主要产品是380MW级燃气轮机，2025年产能6台，合计约2280MW，2026年有望达到8台/年。由于重型燃机交付周期不断拉长，而数据中心需求较为急切，航改燃需求也在上涨，其中包括GEV、贝克休斯、西门子、罗罗、三菱等。根据海外咨询机构360 Research Reports统计，2024至2030年全球30MW以上航改燃装机新增约48GW，30MW以上占总航改燃市场约7成，推测未来几年平均每年航改燃装机约9-10GW，其中提供给发电市场约4.5-5GW。

目前国内燃气轮机企业也在快速布局。东方电气已经实现50MW重型燃气轮机的出海；上海电气也在深化与安萨尔多的合作，通过参股安萨尔多并成立合资公司进军重型燃机；哈尔滨电气的燃气轮机也逐步实现量产，还有中国航发燃机、东方汽轮机等也在争取开拓市场。随着未来市场格局不断扩大，国际巨头们产能释放较少，留给国产燃气轮机不少海外的市场空间。

我们预计供小于求的局面将一直持续到2031年以后。据GMI预测，2025年全球燃气轮机市场规模约为226亿美元，2026年将提升至254亿美元，2026-2035年间市场规模CAGR约为11.2%。7月GE Vernova表示Q2订单额达242亿美元，同比增长88%，Q2电力业务订单同比增长134%，燃气轮机积压订单和机位预留从100GW跃升至116GW，公司更将2026年底目标上修至125GW，订单一直排到2031年。西门子也将未来几年的燃气轮机年需求上调至110-120GW，需求端的增长速度要大于供给端。

2、 AIDC产业链中，燃气轮机产能瓶颈困境有望加剧

目前制约AI发展的瓶颈便是芯片与电力。美国新安全中心（CNAS）发布的一份新报告指出，目前先进芯片已无法跟上AI需求的增长步伐。而亚马逊CEO公开把电力列为“行业第一大约束条件”；微软纳德拉2024年那句“库存里放着一堆芯片，却没有足够的电力驱动它们”描述的局面至今也仍然存在；Lightcap也强调能源压力未消退：“存储决定短期内算力芯片的产出上限，能源决定这些芯片最终能否被部署运行”。

燃气轮机涨价幅度在几类卡脖子环节最小

数据来源：Wind、格隆汇、FRED、证券时报、开源证券研究所

我们可以看到，燃气轮机的扩产情况整体是较为克制的。存储厂商接近翻倍地扩产，台积电把2026年capex指引上调至600-640亿美元，连磷化铟这样年产值仅数亿美元的小市场都在以数倍幅度扩张，而燃气轮机行业表现的较为克制：我们预计龙头合计产能爬坡到2030年才勉强触及80-100GW，而西门子自己预测的市场需求已达110-120GW/年。我们认为这种克制是理性的，2013-2018年那轮下行周期里，燃机巨头几乎退出行业，周期性创伤让它们宁愿卖光产能也不敢贸然建厂。这也导致电力成为扩产决策永远慢于需求信号的领域，燃机交付已排到2029-2030年，电网升级以十年为单位，而AI的用电需求仍在快速爬坡。

各行业资本开支情况

数据来源：Wind、开源证券研究所

我们可以看到燃气轮机价格上涨的幅度不大，我们认为市场尚未完全反应燃气轮机的短缺，主要是因为目前aidc的产能瓶颈集中在芯片端。同样是订单排到2028年以后，但燃气轮机的价格涨幅并不大，我们认为随着数据中心算力需求的继续发展，燃气轮机价格的上涨有望继续延续。

燃机及柴发板块主要受益标的

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燃气轮机与柴油发电机组是当前AI算力基建中确定性较高的两条电源投资主线。目前数据中心建设周期仅1-2年，供电缺口迫使云厂商绕开电网自建电源，使用燃气轮机承担基荷、柴油发电机组承担备用电源，两者形成互补。供给端，全球燃机市场由GE Vernova、西门子能源、三菱重工三家在手订单排至2029-2030年，交付周期最长7年，2025年以来整机及配套价格持续上行，行业处于量价齐升阶段。

受益标的：一是整机集成，杰瑞股份深度绑定西门子能源、贝克休斯等主机厂资源，北美数据中心发电机组在手订单超25亿美元；二是核心部件，应流股份为西门子F/H级重型燃机透平叶片中国唯一供应商，万泽股份已获西门子能源多型燃机叶片订单，两者直接受益于主机厂扩产；三是配套设备，西子洁能的燃机余热锅炉为联合循环必备设备，海外需求加速释放；四是零部件与热管理，联德股份配套卡特彼勒大马力发动机缸体，银轮股份发电机组冷却业务已量产。

柴发方向，潍柴动力大缸径发动机打破外资垄断，2025年数据中心发电产品销量同比增长约2.6倍，SOFC布局提供长期投资空间。

受益标的盈利预测与估值表

数据来源：Wind、开源证券研究所（各公司盈利预测采用Wind一致预期，预测时间为2026年8月6日）

风险提示：全球宏观经济波动风险；AI投资不足风险；地缘政治风险；行业替代风险；美国关税风险。

研报发布机构：开源证券研究所

研报首次发布时间：2026.8.10

分析师：张豪杰 证书编号：S0790526020001

分析师：韩 笑 证书编号：S0790526070001

来源：券商研报精选