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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

公用事业 2025-12-03 国盛证券张东旭

AI对美国电力需求的拉动几何

美国电力供需现状：美国整体用电增速相对偏低，2024年同比增长2.5%。各部门用电占比基本保持稳定。电力弹性系数为0.77，人均用电量是中国1.7倍。数据中心用电占比逐年提升，2023年达到4.4%，全球占比达45%。
供应端：天然气是美国当前最主要的发电电源，占比43%。煤电产能下滑，天然气新增产能低位。政策支持核电重启，可再生能源政策由支持转向缩紧。
供需错配与电网容量难以支撑用电高增：预计2028-2030年美国数据中心用电需求在325-580太瓦时，所需额外电力装机容量9-100GW，年复合增长率在3.7%-27%。预计2030年美国数据中心总用电694太瓦时，2024-2030年复合增速21%。美国数据中心高度集中于少数州，区域电力负荷显著不均，部分州数据中心用电已占总耗电量的10%以上。供电系统是当前数据中心事故的主要来源。美国发用电均集中于东南部，中西部电力富余。区域电网互联容量难以匹配不平衡的电力负荷增长。季节性负荷变化进一步加剧供需矛盾。

解决AI电力供需的有效途径

数据中心供电需求：高负荷、高稳定性、区域不均、就地供电、低碳。
核电：匹配数据中心用电需求，稳定基荷，长期具备经济性，土地利用效率高。美国近年频繁颁布政策与法案重启核电。AI公司近年显著加大核电布局。预计美国2035年核电容量在103-107GW，发电量在839太瓦时。铀需求近年开始显著反弹，预计2040年全球铀需求上升到13万tU。铀供给集中度高，未来存在不确定性。铀价全球核电重启背景下逐步见底反弹。
燃气：建设周期短，美国天然气产量高供大于求。燃气产业链完善，市场份额高。天然气为数据中心供电可实现热电联产、调峰灵活、冷能利用等1+1>2效果。天然气为数据中心供电率先走向实践。
小型模块化反应堆（SMR）：兼顾安全、易建、灵活、经济。SMR的特性适合用于数据中心供电：灵活易建、占地小，实现数据中心就地供电；稳定高能量、易调度，稳定7×24输出；零碳可持续，满足企业ESG目标。SMR已经开始尝试应用于数据中心供电。
可控核聚变：数据中心供电的“终极梦想”。燃料低成本、近无限，满足指数级增长电力需求；能量密度高、7*24小时稳定基荷，绝对可靠电力保障；零碳，满足严格ESG要求。HelionEnergy与Microsoft签署电力购买协议。CommonwealthFusionSystems与Google签署供电协议。
固体氧化物燃料电池（SOFC）：成本可控、高效响应。分布式供电、可离网；高效率、低排放、燃料灵活；快速装配；高能源利用效率。SOFC已经开始部署于数据中心供电。