算力革命与能源革命共振 美国缺电背景下的电力投资机遇 | 投研报告

华源证券近日发布电力设备行业专题报告:算力投资不断上调,美国电力供需显著不足。OpenAI已将其截至2033年算力投资规模上调至250GW,2030年美国最高用电负荷有望突破1000GW(目前在820GW上下),需求大幅上调导致美国可能出现缺电问题。电源侧可能通过建设气电、核电、储能、SOFC等形式解决,同时电网建设也有望同步。

以下为研究报告摘要:

报告要点

算力投资不断上调,美国电力供需显著不足。OpenAI已将其截至2033年算力投资规模上调至250GW,2030年美国最高用电负荷有望突破1000GW(目前在820GW上下),需求大幅上调导致美国可能出现缺电问题。电源侧可能通过建设气电、核电、储能、SOFC等形式解决,同时电网建设也有望同步。此外衍生的问题是:(1)如果美国算力投资继续上调或倾尽全力也无法满足算力需求,行业发展将如何演化?(2)中美科技竞争背景下,算力投资对中国电力供需有何影响。

发电侧:气电、核电是主力电源,储能、SOFC作为应急手段。我们测算在2030年1000GW的最高预测下,考虑/不考虑既定机组退役时,美国电力缺口为182/89GW。(1)气电:适合美国的稳定、廉价能源,GEV、西门子等公司燃气轮机订单快速增加;(2)核电:最稳定的电源形式之一,美国将其核电装机目标从当前的约100GW上调至2050年的400GW,但核电建设审批较慢,短期无法补足缺口;(3)储能、SOFC有望成为解决用电缺口应急手段,同时随着AIDC单体容量提高,其负荷波动也将加大,储能可以有效平抑AIDC负荷波动,有望成为AIDC标配。

电网侧:电网投资上调,国内企业或迎出口机遇。(1)美国电网投资预期上调:2013年美国电网投资首次突破200亿美元,但随后多年保持在200-250亿美元的区间。2024年起电网投资大规模增加,当年投资额首次突破300亿美元。维持电网可靠性是当前美国电网投资主要驱动力,而由于负荷增长带来的电网投资占比较低。根据EEI预测,2025/2026/2027年美国电网投资分别达到378亿、427亿和434亿美元。(2)伊顿、ABB等相关公司对美销售额及在手订单快速增加。(3)中国2022—2024年变压器对美出口金额同比增长65%、25%、44%,25Q1-Q3同比增长33%。25Q1-Q3对非美国地区出口同比增长41%,增速显著高于对美国出口。我们认为这可以说明美国电力投资增长对全球产能产生虹吸效应,中国对非美国家和地区出口有望迎来机遇。

电源设备:800VDC是演化趋势,SST或将是长期解决方案。英伟达发布下一代AI电源架构(800VDC)白皮书,SST或将迎来发展机遇。随着GPU性能不断提升,其功耗问题也愈发突出,带来的主要问题有:机柜功率大幅增加、机柜空间愈发宝贵、工作负载波动增加。为解决上述问题,英伟达提出了800V直流架构。相比于415V交流,相同线径下800V直流可以提升约157%的功率,后续不排除进一步提升至1500V。利用固态变压器(SST)直接将中压交流电转换为800V直流或将是长期解决方案。

国内篇:AI有望带动国内电力供需重回紧张周期。中美科技竞争背景下,中国算力投资也有望超出预期。虽然中国电力规模远超美国,但如果考虑中国AIDC投资与美国相当,中性情景下AIDC和充电桩将拉动十五五用电量复合增长率约1.1pct、乐观情景下拉动约1.5pct,或将导致我国电力供需重回紧张周期,带动电力投资进入新一轮周期。这种情况下建议关注国内电源及电网设备商投资机会。

投资分析意见:见第6章。

风险提示:数据中心项目建设不及预期风险,供应链安全风险,竞争格局恶化风险。(华源证券 查浩,刘晓宁,戴映炘)

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