美国电力及AI储能研究：绿电配储+AI储能双轮驱动，量价齐升可期

绿电配储+AI储能双轮驱动，量价齐升可期——美国电力及AI储能研究电新首席证券分析师 ：曾朵红执业证书编号：S0600516080001联系邮箱：zengdh@dwzq.com.cn电动车首席证券分析师 ：阮巧燕执业证书编号：S0600517120002联系邮箱：ruanqy@dwzq.com.cn联系电话：021-601997932025年12月6日2摘要2◆ 美国AI数据中心用电激增，电力缺口扩大。14年以来，美国年用电量约4000TWh，14-24年复合增速2%，保守估计，2030若新增40GW、累计153GW算力，对应AI电力需求约1269TWh（假设满负荷运行），占电力需求比重22%。而美国新增发电装置备案25-27年年均约40GW（不考虑储能，光伏为主），年均尚缺20-40GW电力，且此后进一步扩大，同时美国尖峰负荷高、电网不稳定，加剧用电紧张，急需新增电力装置。◆ 光储为主力新增电源，绿电配储空间大。光储度电成本考虑ITC补贴已降至0.033美元/kwh，碳排放低，建设周期短，同时FERC提案鼓励大负荷和发电机组直连，对于有灵活性发电机组可优先并网，因此混合绿电+市电组合供应供电方式是美国数据中心首选。按照50%绿电供应比例，50%电源功率配比+4h配储时长，对应1GW算力需要6GWh储能，若按照30年50%绿电供应，对应新增绿电配储需求约240GWh。◆ 低压直流储能为AIDC架构新趋势，AI储能增量弹性大。低压直流方案，是在数据中心中压侧，新增PCS+储能，并将储能系统与机架一体化设计，从而实现精确的脉冲修复、更强的峰值支撑、一体化检测，增加算力密度和效率。对应储能需求，1GW算力，110%功率配+4~8h时长，电池需求为4.4-8.8GWh，按照30年美国新增40GW算力，30-50%方案渗透率，对应储能系统需求约80-130GWh。特斯拉已稳定运行该方案，其余厂商将跟进，但该方案对系统厂商软硬件能力要求极高，同时需与业主方深度合作，我们看好阳光在领域的竞争力。◆ 美国储能需求有望超预期，国内厂商受益。上修美国储能26年预计装机需求至80GWh，同比增近51%，数据中心相关贡献37GWh。同时预计2030年美国储能装机391GWh，同比增长39%，对应电池需求超500GWh。而美国规划储能电芯产能仅100GWh，依然依赖中国供应链，宁德、亿纬等受益；另外AI储能系统难度大、单位价值量有望提升，且份额集中，阳光有望与特斯拉平分。◆ 投资建议：美国AI数据中心拉动电源侧配储需求和AI储能需求大增，预计未来3~5年保持高复合增速，高景气赛道全面看好，持续强推！首推宁德时代、阳光电源、海博思创、亿纬锂能、阿特斯，其次看好中创新航、欣旺达、德业股份、天合光能、锦浪科技、艾罗能源、派能科技、固德威、通润装备，关注鹏辉能源、国轩高科、瑞浦兰钧、上能电气等。◆ 风险提示：竞争加剧、政策超预期变化、AI数据中心低压直流储能方案推广不及预期、原材料供应不足。备注：全文的“预计”如果没有特别说明，均为东吴证券研究所电新组预测3目录PART1 AI数据中心用电激增，电力缺口扩大PART2 光储为主力新增电源，绿电配储空间大PART3 低压直流为AIDC架构新趋势，AI储能增量弹性大PART4 产业链：美国储能需求有望超预期，国内厂商受益PART5 投资建议与风险提示4PART1 AI数据中心用电激增，电力缺口扩大45AI数据中心对锂电储能需求主要为两部分1数据来源：英伟达，台达，雪球，Vertiv，东吴证券研究所美国AIDC光储增量需求显著◆ 供电方式：绿电直连对应配储。储能规模，取决于绿电供应比例。美国电力紧缺，新增AI数据中心缺电，需新建发电装置，绿电（占比30~50%）+电网交易（占比50%~70%）为主要趋势，按绿电功率50%+4h配储，对应1GW算力配储4-6GWh。◆ 电能质量管理：新增储能BESS，实现低压直流，为AIDC电气架构新趋势。在中压侧，新增中压变流+BESS（交流转直流+储能接入），形成统一的直流供电总线，再降压、分路送至终端，减少终端的AC-DC转换，可减少5-8%电耗。对于大型AIDC，这部分储能若同时满足备用电源+削峰填谷需求，相当于电耗功率110%*（4-8h）配储时长，若仅用于备用电源，平滑波动，则相当于电耗功率110%*（20min）配储时长。◆ 锂电在中压侧替代柴发+低压侧替代UPS，规模较小，且从响应速度和供电时长看，难以完全替代。图：AI数据中心储能需求市电降压中压整流器AC-DC电能质量管理BESS终端设备可再生能源直流母线低压配电柜绿电直联BESS柴发UPS超级电容6美国发电结构：气电为主，光伏占比持续提升2数据来源：EIA，东吴证券研究所AI算力能源消耗激增，电力缺口显著◆ 美国2024年发电量为4384TWh，同比增3%，过去10年发电规模基本稳定。若考虑100GW算力，对应电力需求700TWh，新增电力需求16%。◆ 发电结构：气电为主，光伏发电占比稳步提升至7%：发电结构看，天然气占比逐步提升，为第一大发电结构，24年占比为42.6%；其次为核电，占比为17.8%，呈略微下降趋势；第三为火电，占比为14.9%，逐年下降；第四为风电，占比为10.3%，小幅提升；第五为光伏，占比稳步提升至6.9%。图：美国过去10年年发电量（TWh）4,0914,0794,0834,0464,1984,1524,0384,1474,2814,2474,384380039004000410042004300440045002014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024总发电量20202021202220232024煤炭19.2%21.7%19.4%15.9%14.9%石油液体0.2%0.3%0.4%0.3%0.3%石油焦0.2%0.2%0.2%0.1%0.1%天然气40.3%38.1%39.4%42.5%42.6%其他化石气0.3%0.3%0.3%0.3%0.2%核能19.6%18.8%18.0%18.2%17.8%水电6.9%5.9%5.8%5.6%5.4%大型光伏2.2%2.8%3.4%3.9%5.0%户用光伏1.0%1.2%1.4%1.7%1.9%风电8.4%9.1%10.1%9.9%10.3%其他可再生能源1.7%1.7%1.6%1.5%1.4%其他0.0%0.0%0.0%0.1%0.1%图：美国过去5年发电结构7美国发电存量与新增装机：火电退役，光伏为主力新增电源3数据来源：EIA，东吴证券研究所AI算力能源消耗激增，电力缺口显著◆ 美国截至2024年底存量发电装机规模为1282GW，其中天然气发电装机506GW，火电为174GW， 光伏为175GW，风电152GW，光伏装机占比14%。◆ 净新增发电装机看，2021年阶段性突破30GW，2022年回落，2023-2024年均保持40%+增长，其中2024年新增48GW，按2025年备案看，新增规模预计突破55GW，同比增28%。若扣除储能，24年实际为32GW。图：美国发电存量装机与历史新增装机新增装机规模（GW)存量(GW)20152