AI算力扩张撞上电力短缺：燃气轮机为何重回舞台中央

时代的推进有时挺有意思——越往前走，反而越得回头看看。

这几年AI发展飞快，内存条竟然也短缺起来，不少人直呼看不懂：按摩尔定律，这东西的成本不该一路降到接近零吗？十几年前就不算什么稀罕物了，怎么现在又抢手了？

缺的不只是内存条。有人发现电也不够用了——AI技术在最前沿一路狂奔，人类却撞上了本以为早就解决的电力短缺。原来源源不断的电，并不是一直都有。

于是人们不得不去弄清楚，过去觉得稀松平常的电到底从哪来。视线顺着电缆往上游追，终端设备在锻造并使用最高阶AI能力，而线路另一头为AI供能的，大多还是第二次工业革命时期就已问世的燃气轮机。

这些机器粗笨、谈不上酷炫，很长时间里都藏在幕后。人们看不见它们，也慢慢忘了它们还在。直到AI吹响第四次工业革命的号角，这些早年的金属巨兽也跟着动了起来，世界再次听到它们沉重的喘息。

电力短缺，从何而来？

这两年冒出来的电力短缺，其实算不上突然飞起的黑天鹅，更像一头早就远远看得见的灰犀牛。电力紧张在2023-2024年就已经露出苗头，PJM电网覆盖区域内，备用电力不足引发的停电时有发生。

美国能源部在2025年7月7日发布《资源充足性报告》，明确警告：电力容量不够，停电风险会急剧攀升。

到2026年初，多地出现的“AI电荒”已经盖过局部的用电紧张，成为以美国为首被重点关注的议题。AI基础设施高速扩张所推动的一场结构性危机，就这样摆在了人们眼前。

有机构预测，2025年至2030年，美国夏季峰值负荷将增长约170GW，其中159GW和数据中心相关，占比超过90%。传统用电需求还在涨，但整体相对平稳。把供需平衡打破的，是AIDC（AI数据中心）用电需求的爆发式增长。

接下来五年，硅谷大公司们在数据中心布局和用电增量上，预计会摆出一串引人关注的数字。

需求端在爆发，供应端却跟不上，甚至在往后退。美国煤电机组正迎来一轮退役高峰，燃煤电厂发电容量会从2025年5月的172GW降到2028年底的145GW。煤电缩水，将让美国2028年底总发电量下降约2%，电力短缺会进一步加重。

另外，新建机组并网流程冗长，也严重拖住了电力供给侧的补位。美国新建煤电机组并网，要经过集群申请45天、初步对接60天、集群研究250天、设施研究120天、协议执行60天等环节；整体流程由FERC制定总体规划，RTO/ISO负责细化操作，并需符合NERC可靠性标准。目前发电机组走完这套流程，大约要花375至645天。

这么长的并网环节，压住了新增水火核电等高可靠性机组的潜力，也限制了可靠性机组装机规模的扩张。

区域之间电网互联能力不够，同样是供给侧提不上劲的原因之一。有资料提到，输电线路的选址和许可权基本捏在各州政府手里，一条跨州线路得拿到沿途每一个州的批准才行。互联能力上不去，电源的有效容量就发挥不出来，电力系统的可靠性也随之失去一层保障。

短期来看，输变电项目在选址和规划上牵扯太多，美国眼下没法把电网互联容量有效提上去，缺电问题只会越拖越重。不同区域之间用电量和有效容量差距拉大，局部电力短缺也就难以缓解。煤电之外，新增风光机组的有效容量同样不足。新增发电资源以太阳能和电池储能为主，可它们的出力特性跟系统风险时段对不上，退役机组留下的可靠容量很难由它们接替。太阳能只在白天发电，数据中心负荷却是7×24小时运转；储能能削峰填谷，独立供电却做不到，必须跟负荷曲线配合。

替代资源的建设还卡在审批和输电瓶颈上，进度远不如预期。说到底，一直拿间歇性电源去顶可靠容量，电力系统可靠性上的隐患只会越积越大。把供需两侧的现状放在一起看，可以判断2026至2028年全美用电仍会是正缺口，不过缺口一年比一年小。2029年供需将接近平衡。到了2030年，全美会冒出约41GW的明显电力缺口，相当于25%的规划数据中心容量，也相当于1200万人的用电量，这个规模不能小看。

缺口摆在那里，怎么补？电力短缺已经是既成事实，但解决的办法并非没有。全国电力供需系统仍有可调节的余地，走哪条技术路线、能不能把供应链能力激活、政策上如何协调，才是关键。

归纳起来就是两条路：开源和节流。开源这一头，燃气轮机、SOFC（固态燃料电池）、储能技术，还有SMR（小型模块化核反应堆）这类自建电力供应设备，都能在相当程度上帮数据中心缓解缺电难题。

下面逐个简析每种方案的长处和潜在问题。燃气轮机：成熟主供，但产能被锁死

眼下数据中心现场供电，排在第一位的方案还是燃气轮机。它靠连续气流做功发电，能长时间不停机、出力稳、调节也快，既可以当一次主电源，也能配合电网做调峰。

从账面上看，这套设备采购价约800至1800美元/千瓦，每度电的发电成本约0.06至0.08美元，建设周期3至9个月，寿命20年，商业化已经成熟。市场给它的定位是“核心主供”，自备电厂电站、调峰和基础负荷都能覆盖，大型IDC（互联网数据中心）选它居多。

问题也很明显。全球重型燃气轮机市场基本被GE、西门子、三菱三家老牌公司把持，而这三家接下来3至5年的产能早就被订光了。新建数据中心要是赶在2030年或2035年前动工，都可能排不上货。技术最成熟、经济性最好，偏偏供给弹性很低，短期缺口靠它一家填不上。

• SOFC：部署快、响应快，成本高、寿命短

SOFC用的是固态电解质，能把甲烷等燃料的化学能直接变成电能。部署快、带负载快、经济性也不差，适合数据中心。设备采购成本约2500至4000美元/千瓦，发电成本约0.08至0.10美元/度，建设周期1至3个月，寿命10年。

速度是SOFC最拿得出手的地方。数据中心缺电，核心矛盾常常就是等不起，而SOFC 1至3个月就能完成部署，比燃气轮机和电网扩容都快得多。不过它成本偏高、寿命偏短，规模化和商业化都还在初期。做固态燃料电池的Blue Energy目前市值已到约600多亿美元，说明这条路商业上走得通，只是整体供应链和规模化能力还得慢慢进化，交给时间去验证。

• 储能：灵活削峰填谷，但无法独立供电

储能走的是电化学路线，部署灵活、响应负载快，削峰填谷很合适。设备采购成本约1200至1800美元/千瓦，发电成本约0.03至0.05美元/度，建设周期6至12个月，寿命20至30年，商业化成熟。但它得跟负荷曲线匹配，单独供电做不到。

储能在数据中心里的角色正在变。以前数据中心拿UPS（不间断供电系统）当长时供电单元，主供电一断先切到UPS顶着，UPS的电耗完了，再快速启动备电燃气机组。

单机柜功率一路往上走，储能形态也跟着变：原来是大电池，现在成了塞进机架的小电池，一个机柜配一块。英伟达最新的LUBIN架构里就带了BBU（电池备份单元）设计。这么一变，储能就从集中式备用电源往分布式、机架级电力响应上靠。不过储能自己不发电，只能削峰填谷，电力短缺这件事它单独扛不下来。

• SMR：长远看是最优解，短期却难落地

SMR能提供零碳、稳定的基荷电力，占地少，弹性也大。美国那边，Google、英伟达、AWS三大厂都已经在用小型堆核电的路子解决问题。可SMR的难处也摆在那：监管审批周期长、初始投资大、技术成熟度还不够。X Energy、Allied Universal等美国公司虽然已经上市，但不少还没真正交付。2030年之前，SMR很难形成实质性的供电贡献。

• 板级电源与节流：从芯片这一侧抠效率

开源之外，节流同样要紧。电力提效这件事，通常可以切三刀：

1、数据中心侧的SSD，说白了是靠HVDC高压直流减少传递环节，把电源逻辑做顺，能量转换的次数降下来，转换效率提上去，能源损耗也就少了。

2、服务器侧的PSU，产业链强、链条长，毛利不高，拼的是制造和规模化。

3、板级电源，涵盖增压模块或多级并联供电模块，跟着芯片设计走，跟国产算力走有较强机会。这项技术有可能会让国内的技术创新公司与国内

涌现的机会：

供需错配窗口与供应链切入

上面说的电力短缺，对我们到底意味着什么？我们的企业能不能在这种系统性供应链错配的局面里，找到自己发展的切口？

缺口最大的地方，还是燃气轮机。前文已经说过，这块的出货已经排到了2030年。GE、西门子、三菱三家轮机巨头之外，谁能拿出同等质量等级的轮机产品，谁就有机会切走这块还没人能吞下的蛋糕。

那眼下谁具备提供整体燃气轮机机组的能力？一套机组由燃气轮机加发电机组成，往下还能分出不少部件，涡轮叶片、控制机组运行的软件板卡都在其中。不少集成商的做法是在全球范围内集成多条供应链，把一套机组所需的各个板块凑齐。如果别处拿不到货，转向中国这类地区的供应链，买叶片、买发电机，组装成机组再卖到海外，也是一条不错的思路。腔体、叶片这类产品，做出来其实不难，难的是让产品达到目标市场要求的标准。

燃油机组里还有一项高压共轨油泵喷射技术，能撑起一个软硬结合的控制模组。业内认为，谁在这个领域实现突破，谁就有可能把腔体、叶片和控制板卡这整条供应链串起来，集成发电机组卖往海外。

SOFC和储能这边，中国企业在SOFC电解质支撑路线上有积累，在储能电芯和系统集成上也有积累，同样有机会切入海外供应链。

SMR方面，玲珑一号这类技术已经进入一带一路国家。天然气发电方案受制于较大的土地面积需求和较长的建设周期，核电方案在各方面的弹性都比较大，环保层面还属于零排放。问题是资质和复杂的地缘因素摆在那里，SMR企业要进入目标市场并不容易。所以SMR方向，挑战或许大于机会。不过在中东等海外市场，一级或二级市场实现切入的可能性依然很大。

板级电源这块，GPU功耗越来越高，更强的电流与电压，给电源部件的散热、封装等环节出了大难题。板卡、机柜电源模组方案变化很大。全球算力公司在电源上的需求都在放大。国内板级电源企业如果能和国产算力实现有机绑定，发展机会会比较大。

10年前，没人能想到这个时代最先进技术的发展，会被早已司空见惯的电力卡住。意料之外的需求，也会带来意料之外的机会。机会不一定属于冲在浪头的人，更可能属于顺着潮水走向的人。

*本文仅为行业分析，不代表本机构观点