电力行业深度：算力之争，电力为王，聚焦美国AI能源革命核心赛道

算 力 之 争 ， 电 力 为 王 ：聚 焦 美 国 A I 能 源 革 命 核 心 赛 道打造极致专业与效率分析师 张津铭分析师 高紫明分析师 刘力钰执业证书编号：S0680520070001执业证书编号：S0680524100001执业证书编号：S0680524070012邮箱：zhangjinming@gszq.com邮箱：gaoziming@gszq.com邮箱：liuliyu@gszq.com分析师 张卓然分析师 鲁昊执业证书编号：S0680525080005执业证书编号：S0680525080006邮箱：zhangzhuoran@gszq.com邮箱：luhao@gszq.com年 月 日2025 12 032汇报框架目录AI对美国电力需求的拉动几何解决AI电力供需的有效途径投资策略与相关标的风险提示12343AI对美国电力需求的拉动几何01 AI对美国电力需求的拉动几何• 美国电力供需现状• 美国数据中心用电增长测算• 供需错配与电网容量难以支撑用电高增4美国电力供需现状◼ 需求端：美国整体用电增速相对偏低✓ 与我国相比，美国用电增速相对偏低，2024年美国全年用电量为41104亿千瓦时，同比增长2.5%。✓ 美国各部门用电占比基本保持稳定，2024年工业用电、商业用电、居民用电以及交通用电占比分别为26.0%、36.5%、37.3%以及0.2%。图表1：美国用电量情况资料来源： Wind，国盛证券研究所资料来源： EIA，国盛证券研究所图表2：美国各部门用电占比5美国电力供需现状◼ 需求端：2024年美国电力弹性系数0.77，人均用电量是中国1.7倍✓ 美国商业与居民用电占比高，电力弹性系数2024年为0.77。美国经济转向服务业和信息技术，单位产出能耗持续下降，电力弹性系数长期低于1。2008-2024年，美国用电量复合增长率仅为0.38%，远低于同期2.09%的GDP复合增速。✓ 2024年美国人均用电量约为中国的1.7倍。图表3：美国用电弹性系数资料来源： EIA，Wind，国盛证券研究所图表4：中美人均用电量对比资料来源： EIA，Wind，国盛证券研究所6美国电力供需现状◼ 需求端：数据中心用电占比逐年提升✓ 2023年美国数据中心能耗占比提升至4.4%。根据Berkeley Lab，2014年-2016年，美国数据中心能耗保持相对稳定，约为60TWh；随着AI发展加速，其能耗在2017年开始显著增加，2018年美国数据中心能耗约为76TWh，占美国总电力消耗的1.9%；到2023年达到176太瓦时，占美国总电力消耗的4.4%。✓ 全球来看，美国、中国以及欧洲为数据中心中主要耗电贡献地区，根据国际能源署数据，2024年，美国占据全球数据中心用电量最大份额，占比达45%；其次是中国，占比25%；欧洲位居第三，占比15%。图表5：美国数据中心耗电量及占比图表6：全球各国、地区数据中心历史耗电量及用电占比资料来源： IEA，国盛证券研究所资料来源： Berkeley Lab，国盛证券研究所7美国电力供需现状◼ 供应端：天然气是美国当前最主要的发电电源✓ 装机容量与占比：2024年火电、水电、天然气、核电、太阳能以及风电装机容量分别为377.9、160.0、1142.5、207.2、248.6以及307.0 GW，装机占比分别为14%、6%、43%、8%、9%以及12%。✓ 装机容量增速：2024年煤电、水电、天然气、核电、太阳能以及风电装机容量增速分别为-2.3%、0、-0.2%、2.9%、34.1%、3.7%以及10.5%。图表7：美国各电源装机（兆瓦）资料来源：EIA，国盛证券研究所图表8：美国各电源装机增速资料来源： EIA，国盛证券研究所8美国电力供需现状◼ 供应端：天然气是美国当前最主要的发电电源✓ 发电量占比：2016年起，天然气接替煤炭成为美国最主要的发电电源，并呈现占比提升趋势，2024年达到43%；煤电和核电发电占比近年均呈现下行趋势，2024年占比分别为15%和18%；水电发电占比相对稳定，2024年为6%；其他可再生能源近年发电占比提升至18%。✓ 发电量增速：2024年其他可再生能源发电、天然气、核电、水电以及火电的发电增速分别为11.7%、3.5%、0.9%、-0.9%以及-3.4%。图表9：美国各电源发电占比资料来源：EIA，国盛证券研究所图表10：美国各电源发电量增速资料来源： EIA，国盛证券研究所6%15%43%18%18%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%2009年2011年2013年2015年2017年2019年2021年2023年其他可再生能源核电天然气火电水电-0.9%-3.4%3.5%0.9%11.7%-25.00%-20.00%-15.00%-10.00%-5.00%0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%2010年2012年2014年2016年2018年2020年2022年2024年水电火电天然气核电其他可再生能源9美国电力供需现状◼ 供应端：煤电产能下滑，天然气新增产能低位✓ 煤电容量系数逐年降低。煤电从基荷电力来源过渡到中间电力来源，容量系数下降明显。✓ 天然气近五年新增产能维持低位。伴随煤电发电占比的下降，天然气发电占比从2010年起显著提升，并在2016年超越煤电发电量，成为最重要的发电电源。目前天然气发电基本来自于过去的产能，近五年新建产能维持低位。图表11：美国煤电容量系数逐年降低资料来源：美国环保署，国盛证券研究所图表12：天然气新增产能（GW）维持低位资料来源： 美国环保署，国盛证券研究所43%00.10.20.30.40.50.60.70.82005年2007年2009年2011年2013年2015年2017年2019年2021年2023年Coal Capacity Factor010203040506070200020022004200620082010201220142016201820202022其他内燃机联合循环10美国电力供需现状◼ 供应端：政策支持核电重启，可再生能源政策由支持转向缩紧✓近几年美国政策重启支持，核电趋势可能会在未来几年内逆转。✓可再生能源政策由支持转向缩紧。可再生电力太阳能和风能主导了近年新电网容量的建设，但今年《大美丽法案》开启对风光建设的政策转向。图表13：美国近年电源支持政策与法案资料来源：美国能源部，全球技术地图，美国环境保护署，中国石油新闻中心，国盛证券研究所政策名称推出年份核心内容涉及能源种类基础设施投资和就业法案Infrastructure Investment and Jobs Act2021投入大规模资金支持清洁能源：例如，提供约80亿美元用于建设区域清洁氢能枢纽，加速工业和运输领域的无碳氢燃料应用；投入约30亿美元用于智能电网和储能项目匹配投资，以及25亿美元支持重要输电线路建设；该法案亦建立能源部清洁能源示范办公室并投入约215亿美元用于下一代清洁技术示范，其中包含对先进核能等项目的支持（氢能示范资金在此框架下）。氢能、储能、电网升级等通胀削减法案Inflation Re