AIDC Power Supply: Short-Term Reliance on Gas Turbines for Emergency Response, Long-Term Driven by Three Key Routes

供电能力，正在成为数据中心建设的隐形天花板。

申万宏源证券于 4 月 16 日发布行业深度报告《算力需求增长加剧电力缺口，燃机市场打开成长空间》指出，北美 AI 数据中心（AIDC）建设提速，正在将电力供给矛盾推向临界点。

短期内，燃气轮机与往复式内燃机凭借快速启停、灵活部署优势，成为 AIDC 现阶段供电核心方案；航改燃机启动仅需 5-10 分钟，重型燃机联合循环效率可达 60% 以上；中长期，SMR（小型模块化核反应堆）、可控核聚变、SOFC（固体氧化物燃料电池）被视为 AIDC 长期供电理想方向。

燃机：当下最能 “救火” 的方案

面对 AIDC 的即期供电刚需，申万宏源认为，燃气轮机与往复式内燃机是现阶段最具可行性的核心方案。

原因在于技术特性的高度匹配。光伏、风电属于间歇式能源，难以应对全天候稳定供电需求；核电站与大型水电建设周期普遍在 4-5 年以上，无法匹配 AIDC 的建设节奏；而燃气轮机响应迅速、调节灵活、建设周期短，是"现阶段支撑 AIDC 连续负荷与应急备电的主流方案"。

燃机内部，轻重两类机型各有侧重：

航改燃机源于航空发动机改型，启动时间仅需 5-10 分钟，典型出力 5-60MW，占地小、可移动部署，适配分布式供能、应急调峰等场景。代表机型包括 GE 的 LM2500+ 系列、LM6000 系列，西门子能源的 SGT-A35，以及三菱重工基于普惠 PW4000 发动机推出的 FT4000 等。

重型燃机功率更大，典型出力 50-500MW，启动时间 30-60 分钟，适配大型 AIDC 的基荷供电需求。配套联合循环系统后，发电效率可达 60% 以上，是化石能源发电效率的天花板级技术路线。按透平进口温度划分，重型燃机从 D 级（功率<100MW）到 J 级（>1600℃，功率 300-400MW）逐级提升。

往复式内燃机则与燃机形成互补。其启停更快（5-10 分钟达满负荷）、单机容量 3-20MW、建设周期 15-24 个月，成本可控，主要覆盖中小型 AIDC 供能及极端兜底备电场景。Meta 在俄亥俄州数据中心电厂的实际部署，就同时使用了索拉 Titan250、西门子能源 SGT 400 等燃气轮机，以及 CAT 3520 燃气内燃机的组合方案。

中长期：三条技术路线打开长期空间

申万宏源报告指出，燃机是"救火"方案，但 AIDC 的长期供电需求指向三条前沿技术路线：SMR、可控核聚变、SOFC。

SMR（小型模块化核反应堆）

国际原子能机构（IAEA）将 SMR 定义为单堆额定输出功率在 10-300MWe 的核反应堆。与传统大型核电站相比，SMR 采用模块化设计，可"搭积木"式建造，大幅降低施工风险和成本。IAEA 最新预测显示，至 2050 年核电发电能力将提升至现今水平的 2.5 倍，其中 SMR 占据 25%。

科技巨头已密集入局。据报告整理：亚马逊与 X-energy 合作，计划在美国部署超过 5 吉瓦 SMR，目标时间 2039 年；谷歌与 Kairos Power 签署购电协议，目标 2030 年建成首座 SMR；微软与 Constellation 签订 20 年购电协议，重启三里岛核电站；Meta 资助 TerraPower 两个核反应堆项目，总发电能力 690 兆瓦，并与 Oklo 签署协议在俄亥俄州开发 1.2 吉瓦核能技术园区；甲骨文正在设计一个数据中心，预计由三座小型核反应堆提供超过 1 千兆瓦电力。

报告认为，SMR 电站的经济性有望在 2030 年后媲美天然气电厂。

可控核聚变

核聚变被视为"终极能源"，当前主要分为磁约束和惯性约束两条技术路径。申万宏源认为，磁约束聚变"更具工程化可行性和中长期产业化的潜力"，代表装置包括 ITER（全球）和 EAST（中国）。

科技巨头同样积极布局。微软与 Helion 合作推进脉冲场反构型技术，签署全球首份聚变购电协议，预计 2028 年建成；谷歌与 CFS、TAE 分别布局高温超导托卡马克与氢硼聚变；英伟达投资 CFS，聚焦 AI+ 聚变模拟方向。

SOFC（固体氧化物燃料电池）

SOFC 工作温度 600-1000℃，可直接兼容天然气、煤制气、沼气等多种燃料，发电效率 45%-60%，结合热电联供后综合能量利用效率可超过 90%。美国 BloomEnergy 已实现规模化商业应用，为苹果、沃尔玛、谷歌等企业部署多套分布式发电系统，发电效率约 60%、热电联产效率近 90%。

三条路线的共同特点是：环保、高能量密度、长周期稳定供能，高度匹配 AIDC 的长期需求。申万宏源认为，2030 年有望迎来商业化落地关键节点。

电力结构性错配

报告判断，当前数据中心建设不是全面缺电，而是结构性错配。根据 EIA（美国能源信息署）数据，2024 年美国总发电量 4.31 万亿千瓦时，总用电量 3.98 万亿千瓦时，整体并不短缺。但美国 70% 的输电线路和变压器运行年限超过 25 年，60% 的断路器运行超过 30 年。

与此同时，AIDC 用电高度集中在加州硅谷、德克萨斯州、弗吉尼亚州等科技产业聚集区，电网老化与需求爆发在时间和空间上形成双重错配。

申万宏源在报告中提出一个值得关注的判断："供电能力在很大程度上影响 AIDC 建设规模与落地节奏，供电方案的重要性甚至可能高于算力硬件，成为 AI 大模型训练与商业化推进中不容忽视的底层约束条件，而非简单的辅助配套环节。"

美国能源部（DOE）发布的《资源充足性报告》也明确警示，受电厂退役与电力负荷增长叠加影响，到 2030 年美国停电次数可能增加 100%。

申万宏源在报告中提出两条布局主线。

第一条主线聚焦现阶段成熟发电设备，包括燃气轮机、往复式内燃机的整机制造、核心部件、系统集成及运维服务。报告提及具备总装能力的航发动力、中国动力、东方电气，以及产业链核心环节的应流股份、万泽股份、航宇科技、隆达股份等。

第二条主线前瞻布局前沿发电技术，关注 SMR 核反应堆设计制造、核聚变核心设备、SOFC 燃料电池的技术研发及产业化落地。核聚变相关标的包括合锻智能、联创光电、西部超导等。

报告同时提示三类风险：AIDC 建设进度不及预期、技术路线替代风险，以及市场拓展不及预期（包括地缘因素对海外市场的潜在影响）。