2025年，AI敘事邏輯劇烈變向：隨著英偉達(dá) Blackwell 架構(gòu)及后續(xù)更高功率算力集群的全面部署，數(shù)據(jù)中心的能耗密度呈指數(shù)級(jí)躍升。據(jù)高盛預(yù)測(cè)，到2027年，AI服務(wù)器單個(gè)機(jī)架的功率密度將是五年前普通云服務(wù)器的 50倍。

這種指數(shù)級(jí)的功耗飛躍，正迎頭撞上一道由水泥、鋼鐵和老化銅線構(gòu)成的“北美硬墻”：

墻的一側(cè)是每秒萬億次的浮點(diǎn)運(yùn)算渴求；另一側(cè)，則是平均電網(wǎng)年齡超 40 年、變壓器短缺率高達(dá) 30%、擴(kuò)建周期長(zhǎng)達(dá) 5-10 年的基建泥潭。

也因此，海豚君對(duì)于北美缺電重點(diǎn)理解：

1）缺電背后是是一個(gè)中短期的供需差，還是一個(gè)長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)性問題？

2）缺電如何解決，解決的背后對(duì)應(yīng)的怎樣的細(xì)分賽道的投資機(jī)會(huì)？

本篇重點(diǎn)探討第一個(gè)問題，重點(diǎn)理解一個(gè)高度成熟的國(guó)家，如何混到無電可用的。

一、美國(guó)用電需求： 制造業(yè)回流與AI算力爆發(fā)開啟新一輪上行周期

2025 年底，美國(guó)最大區(qū)域電網(wǎng) PJM 的容量拍賣價(jià)格從 $28.92/MW-day 暴漲至 $269.92/MW-day。這9倍的跳漲，標(biāo)志著市場(chǎng)定價(jià)已從“風(fēng)險(xiǎn)溢價(jià)”轉(zhuǎn)向“生存恐慌”。

燃?xì)廨啓C(jī)訂單的爆發(fā)式增長(zhǎng)、卡特彼勒與三菱重工的激進(jìn)擴(kuò)產(chǎn)，本質(zhì)上是科技巨頭在“棄網(wǎng)自保”，試圖用自備電源繞過癱瘓的公共電網(wǎng)。

微軟 CEO 納德拉直言：“供電能力是當(dāng)前最大的瓶頸，甚至超過芯片。” 黃仁勛更定論：“電力的可用性而非 GPU，將決定 AI 的擴(kuò)展規(guī)模和速度。” 至此，AI 競(jìng)賽的勝負(fù)手正式從芯片轉(zhuǎn)移到了發(fā)電廠。

面對(duì)能源缺口對(duì)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的威脅，美國(guó)聯(lián)邦政府在 2025 年開啟了史無前例的“戰(zhàn)備模式”：

1月白宮非戰(zhàn)時(shí)宣布“能源緊急狀態(tài)”，將電力保障提升至國(guó)家安全高度。

4月強(qiáng)制電網(wǎng)動(dòng)用一切可用能源，“減碳理想”階段性讓位于“算力生存”，煤電與氣電被重新推向一線。

9月能源部（DOE）啟動(dòng)“電力加速計(jì)劃”，以行政力量縮短大型電網(wǎng)項(xiàng)目審批周期。

站在 2026 年的節(jié)點(diǎn)，AI變革已擴(kuò)散到傳統(tǒng)行業(yè)，演變?yōu)橐粓?chǎng)涉及能源上游、電力裝備、電網(wǎng)柔性改造的全產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)。接下來，我們就重點(diǎn)看一下用電的需求端到底發(fā)生了怎樣的變化。

縱觀美國(guó)電力發(fā)展史，終端用電量需求呈現(xiàn)出顯著的“增長(zhǎng)—平臺(tái)—復(fù)蘇”三階段演變特征：

高速增長(zhǎng)期 (1950s-1990s)：受益于戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)繁榮、重工業(yè)化擴(kuò)張以及居民電氣化普及（如空調(diào)家電），美國(guó)用電負(fù)荷維持高位增長(zhǎng)（CAGR增速6%）。

平臺(tái)停滯期 (1990s-2020s)：受互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂、2008 年金融危機(jī)影響，經(jīng)濟(jì)增速換擋，疊加產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型（重制造向輕服務(wù)轉(zhuǎn)型）與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，全社會(huì)用電量 15 年間僅區(qū)間震蕩，幾無增長(zhǎng)；

重啟增長(zhǎng)期 (2021年至今)： 美國(guó)電力需求迎來歷史性拐點(diǎn)。政策端，拜登政府《IRA 法案》《芯片法案》巨額補(bǔ)貼與特朗普制造業(yè)回流政策形成合力，“再工業(yè)化” 戰(zhàn)略強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)制造業(yè)回流；產(chǎn)業(yè)端，AI 數(shù)據(jù)中心爆發(fā)式建設(shè)帶來巨大新增能耗。

兩者共振下，美國(guó)用電重回增長(zhǎng)通道，2021-2024 年平均增速回升至 1.5% 左右，電價(jià)從 2022 年起加速上漲。

同時(shí)從用電結(jié)構(gòu)來看：

商業(yè)用電是用電結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)的核心引擎，其中數(shù)據(jù)中心是絕對(duì)主力。截至2024年底，美國(guó)數(shù)據(jù)中心負(fù)荷已達(dá)約 35GW，較2020年實(shí)現(xiàn)翻番。

工業(yè)用電也在同步復(fù)蘇，半導(dǎo)體晶圓廠、動(dòng)力電池工廠等高端制造業(yè)回流，提供了堅(jiān)實(shí)的底部支撐。

核心矛盾：從“總用電量”到“峰值負(fù)荷”的挑戰(zhàn)

根據(jù)NERC數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)電網(wǎng)峰值負(fù)荷（用電負(fù)荷*用電時(shí)間=用電量），自2006年見頂后長(zhǎng)期停滯，導(dǎo)致電網(wǎng)側(cè)的擴(kuò)容性資本開支長(zhǎng)期緩慢（2024年才首次突破300億美元），北美電網(wǎng)老化嚴(yán)重，平均服役時(shí)間已經(jīng)接近40年。

而 AI 數(shù)據(jù)中心的崛起徹底改變了用電格局：作為一種具備“超高功率密度”且訓(xùn)練時(shí)候“近乎24小時(shí)滿載運(yùn)行”的新型剛性負(fù)荷，缺乏傳統(tǒng)工業(yè)負(fù)荷的調(diào)節(jié)彈性（難以參與錯(cuò)峰讓電）。

一旦需求端“峰值負(fù)荷”的增速超過供給端“有效容量”的建設(shè)速度，“容量性缺口”將不可避免，從而引爆北美缺電危機(jī)，帶來電價(jià)中樞上行及大規(guī)模停電風(fēng)險(xiǎn)。

因此，我們先重點(diǎn)來測(cè)算2025-2030年北美用電負(fù)荷的增量：

① AI 數(shù)據(jù)中心：負(fù)荷爆發(fā)的核心驅(qū)動(dòng)

我們可以通過“自下而上”的模型拆解AI帶來的新增峰值負(fù)荷及核心驅(qū)動(dòng)因素：

a. 數(shù)據(jù)中心新增接入容量（GW） = GPU出貨量 × 單芯片TDP × 系統(tǒng)功耗系數(shù) × PUE

TDP：?jiǎn)涡酒�的熱設(shè)計(jì)功耗；

系統(tǒng)功耗系數(shù)： 代表除核心GPU外，維持服務(wù)器運(yùn)行所必需的組件能耗（CPU/內(nèi)存/網(wǎng)絡(luò)/電源損耗等），通常取值 1.3-1.5。

PUE（電能利用效率）： 即“數(shù)據(jù)中心總能耗 / IT設(shè)備能耗”的比值。它代表了用于“環(huán)境維持”（制冷、配電、照明等）的額外電力成本，是衡量數(shù)據(jù)中心能效的核心指標(biāo)；

b. 數(shù)據(jù)中心新增峰值負(fù)荷 ≈ 新增接入容量 × 峰值需量系數(shù)。

峰值需量系數(shù)用于衡量數(shù)據(jù)中心在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)電網(wǎng)容量的真實(shí)占用率（即：實(shí)際最大負(fù)荷 / 設(shè)備額定總功率）

基于此邏輯，我們進(jìn)一步復(fù)盤北美市場(chǎng)的核心增量變化：

a. 核心驅(qū)動(dòng)：北美CSP資本開支的爆發(fā)式增長(zhǎng)

全球數(shù)據(jù)中心正經(jīng)歷由生成式AI驅(qū)動(dòng)的歷史性擴(kuò)張周期：從建設(shè)主體看，全球數(shù)據(jù)中心擴(kuò)產(chǎn)的絕對(duì)主力是北美云計(jì)算巨頭（CSP）。

以亞馬遜、微軟、谷歌、Meta為代表的北美四大CSP，其資本開支自2023H2起進(jìn)入“軍備競(jìng)賽”模式。四家廠商的總CapEx已從2023年的約1500億美元，飆升至2025年預(yù)計(jì)的 4060億美元（CAGR超60%）。

與此同時(shí)，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)大廠（BAT+字節(jié)）雖然受限于芯片供應(yīng)，投入體量與美資巨頭存在差距（2025年預(yù)計(jì)約為600億美元），但也構(gòu)成了全球AI基建的另一重要增長(zhǎng)極。

在兩大陣營(yíng)共振下，全球前11大科技巨頭的合計(jì)資本開支將從2023年的1800億美元，加速增長(zhǎng)至2025年的 近5000億美元。這種“軍備競(jìng)賽”直接帶動(dòng)了上游AI芯片的出貨量及數(shù)據(jù)中心規(guī)模的持續(xù)爆發(fā)。

b. 數(shù)據(jù)中心算力“暴力美學(xué)“： 算力=電力

隨著摩爾定律趨緩，AI芯片進(jìn)入 “高算力”推動(dòng)“大能耗”的時(shí)代：

單點(diǎn)熱密度飆升： 英偉達(dá)GPU的單芯片TDP已從H100時(shí)代的700W，躍升至Blackwell架構(gòu)（GB200/GB300）的 1200W-1400W 量級(jí)。而市場(chǎng)預(yù)期下一代 Rubin 架構(gòu)及其配套的超級(jí)芯片平臺(tái)，功耗將進(jìn)一步突破 2000W+，對(duì)供電與散熱能力都提出了極致要求。

集群規(guī)模指數(shù)級(jí)擴(kuò)大： AI大模型的訓(xùn)練和推理需求推動(dòng)單個(gè)數(shù)據(jù)中心的部署規(guī)模正在從“千卡級(jí)”邁向“十萬卡級(jí)”跨越。

例如，OpenAI與Oracle規(guī)劃在德州建設(shè)的“Stargate”項(xiàng)目，預(yù)計(jì)將部署超45萬顆GB200芯片，其總用電負(fù)荷或?qū)⑼黄?1.2GW（相當(dāng)于一個(gè)中型城市的用電量），這對(duì)能源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)都形成了巨大的挑戰(zhàn)。

據(jù) Grid Strategies 統(tǒng)計(jì)，預(yù)計(jì)到2026年將有10個(gè)GW級(jí)數(shù)據(jù)中心投入運(yùn)營(yíng)；而在2030年及之前規(guī)劃建成的數(shù)據(jù)中心里，約50%都將達(dá)到GW級(jí)規(guī)模。

c. AI數(shù)據(jù)中心: 從“潮汐波動(dòng)”到“剛性滿載”

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心（可調(diào)度的彈性負(fù)荷）： 業(yè)務(wù)以云計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)為主，具有明顯的“潮汐效應(yīng)”（白天忙、晚上閑）。

服務(wù)商通過虛擬化技術(shù)與超賣策略，實(shí)現(xiàn)多租戶間的“錯(cuò)峰復(fù)用”。這使得總體負(fù)荷曲線相對(duì)平緩，峰值負(fù)荷率通�？刂圃� 60%以下，為電網(wǎng)側(cè)預(yù)留了充足的調(diào)節(jié)與緩沖空間。

AI數(shù)據(jù)中心（剛性的沖擊性負(fù)荷）： 隨著AI訓(xùn)練需求的爆發(fā)，數(shù)據(jù)中心正轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)中必須優(yōu)先保障的“剛性工業(yè)負(fù)荷”：

宏觀上，是重塑區(qū)域電力基荷的“巨獸”： AI訓(xùn)練集群追求極致并行效率，一旦啟動(dòng)便持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月近滿載運(yùn)行（峰值負(fù)荷率>90%），呈現(xiàn)一條高位直線。

一個(gè)GW級(jí)項(xiàng)目的落地，等同于憑空增加一個(gè)中型城市的能耗，瞬間填滿區(qū)域電網(wǎng)的輸電裕度，讓后續(xù)并網(wǎng)面臨長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的排隊(duì)與擴(kuò)容瓶頸。

微觀上，是攻擊電力系統(tǒng)心臟的“毫秒刺客”：由于GPU任務(wù)的高度同步性，當(dāng)集群從“計(jì)算”切換到“通信”或從“空閑”進(jìn)入“滿載”時(shí)，會(huì)在微秒/毫秒級(jí)時(shí)間窗口內(nèi)產(chǎn)生劇烈的功率跳變。

NERC顯示，某大型數(shù)據(jù)中心負(fù)荷曾在36秒內(nèi)由450MW驟降至7MW（相當(dāng)于瞬間切斷了一個(gè)中型發(fā)電廠）。這種極高的電流變化率如同一把 “電力重錘”，高頻次沖擊本來就老舊的美國(guó)電網(wǎng)。

這種劇烈波動(dòng)足以引發(fā)電壓閃變、諧波污染，甚至觸發(fā)繼電保護(hù)導(dǎo)致區(qū)域停電。因此，部署SVG/超級(jí)電容，或儲(chǔ)能系統(tǒng)，已成為平滑這把“電力重錘”的必要盾牌。

而對(duì)于美國(guó)新增數(shù)據(jù)中心的容量，海豚君提供幾種測(cè)算思路作為參考：

a. 根據(jù)在建和規(guī)劃中數(shù)據(jù)中心測(cè)算：

根據(jù)UBS數(shù)據(jù)，截至2025年底，全球數(shù)據(jù)中心投運(yùn)容量為105 GW, 同時(shí)有25GW的在建容量，以及超過100GW處于規(guī)劃階段。

在沒有電力，土地等外部瓶頸約束情況下，一個(gè)AI數(shù)據(jù)中心從規(guī)劃、土建到IT設(shè)備部署完成的完整建設(shè)周期通常在18-24個(gè)月左右。而新云如Coreweave則通過更快能拿到英偉達(dá)GPU，及模塊化預(yù)制化建設(shè)方式能將建設(shè)周期縮短到12-18個(gè)月內(nèi)。

假設(shè)上述125GW儲(chǔ)備容量在2030年前全部投入運(yùn)營(yíng)，且不再有新增規(guī)劃的容量，則未來5年（2026-2030）全球數(shù)據(jù)中心新增125GW的容量至2030年225GW，5年復(fù)合增長(zhǎng)率約16%。

而從占據(jù)主導(dǎo)地位的美國(guó)來看，截至2025年底，美國(guó)在運(yùn)數(shù)據(jù)中心容量44GW，在建10GW, 此外還有約70 GW處于規(guī)劃中狀態(tài)。

基于同樣假設(shè)，2026-2030年間，美國(guó)數(shù)據(jù)中心將釋放80 GW新增容量（占據(jù)全球增量64%），總?cè)萘吭鲋?24 GW，CAGR高達(dá)23%。

考慮到AI數(shù)據(jù)中心具有高并發(fā)、高負(fù)載特征，若假設(shè)新增容量100%全部轉(zhuǎn)化為峰值負(fù)荷，這意味著美國(guó)電網(wǎng)在未來5年將面臨80 GW的新增峰值負(fù)荷沖擊。

b. 根據(jù)資本開支角度測(cè)算：

參考黃仁勛口徑，1GW數(shù)據(jù)中心容量建設(shè)成本約500-600億美元（含芯片系統(tǒng)約350億美元），海豚君取中值 550億美元/GW（當(dāng)數(shù)據(jù)中心全為英偉達(dá)芯片）。

但隨著Google TPU等自研芯片在推理和特定訓(xùn)練場(chǎng)景的滲透，成本將顯著下降。TPU V7不僅單位算力TCO比GB300便宜41%，其在能耗和散熱上的優(yōu)勢(shì)使其Capex有望縮減至GPU方案的一半（約275億美元/GW）。

如果按照未來5年數(shù)據(jù)中心平均“65% GPU + 35% TPU”的混合架構(gòu)計(jì)算，單GW的加權(quán)建設(shè)成本將降至454億美元。而如果按照未來5年數(shù)據(jù)中心80-120GW的新增容量假設(shè)，年均AI的投入將達(dá)到7000-1萬億美元。

若AI數(shù)據(jù)中心相關(guān)支出占比達(dá)到80%-90%，這意味著26-30年間CSP年均總資本開支將達(dá)到9000億-1.2萬億美元（2026年約6500-7000億美元），基本符合目前產(chǎn)業(yè)鏈維持高斜率的增長(zhǎng)預(yù)期(26-30年5年CAGR約25%)。

c. 基于 FERC 監(jiān)管數(shù)據(jù)的供給側(cè)驗(yàn)證：

美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）要求所有電力公用事業(yè)公司每年提交申報(bào)材料，以此監(jiān)控各規(guī)劃區(qū)域的發(fā)電能力，電力交換量，峰值負(fù)荷預(yù)測(cè)，這是全美電網(wǎng)規(guī)劃最底層的“賬本”。

北美電力公用公司大幅上調(diào)了未來5年的峰值負(fù)荷預(yù)期，規(guī)劃總增量高達(dá) 166 GW。在這波電力“超級(jí)周期”中，數(shù)據(jù)中心是絕對(duì)的主導(dǎo)力量:

a. 數(shù)據(jù)中心預(yù)計(jì)貢獻(xiàn)90 GW 的負(fù)荷增量；

b. 其次是工業(yè)/制造業(yè)回流（新增30 GW），以及終端電氣化（新增約30GW，主要由住宅電氣化-如供暖熱泵，及電動(dòng)汽車設(shè)施等領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)）

c. 剩余增量來自油氣采礦業(yè)（新增10 GW）；

因此，綜合上述的測(cè)算，海豚君對(duì)未來5年北美電力需求做出了以下預(yù)測(cè)：

① AI數(shù)據(jù)中心：我們給予 80GW / 100GW / 120GW（悲觀/中性/樂觀）的新增負(fù)荷預(yù)期。

但海豚君需要提示的是，我們的“樂觀情形”在科技巨頭的宏大藍(lán)圖面前可能仍顯保守。以 OpenAI 為例，其 2033 年算力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃高達(dá) 250 GW，這意味著AI能耗的天花板可能遠(yuǎn)未浮現(xiàn)。

② 基礎(chǔ)負(fù)荷： 盡管 FERC 預(yù)測(cè)由終端電氣化和制造業(yè)回流驅(qū)動(dòng)的新增負(fù)荷高達(dá) 76GW，但考慮到美國(guó)電動(dòng)車普及率放緩及制造業(yè)回流實(shí)際落地的復(fù)雜性，海豚君預(yù)測(cè)未來5年基礎(chǔ)負(fù)荷增量為 25GW / 40GW / 60GW（對(duì)應(yīng)CAGR 0.6%-1.5%）。

總峰值增量：疊加上述兩項(xiàng)驅(qū)動(dòng)，海豚君給予北美市場(chǎng)未來 5 年總新增峰值負(fù)荷在悲觀/中性/樂觀假設(shè)下分別為 105GW / 140GW / 180GW 的預(yù)期（對(duì)應(yīng)CAGR 2.4%/3.2%/4%）。

二. 供給端：美國(guó)面臨能源側(cè)與電網(wǎng)設(shè)備側(cè)雙重瓶頸

2.1 能源側(cè)(發(fā)電側(cè))：有效能源退役多、可靠補(bǔ)位少

過去十年（2014-2024），美國(guó)電力系統(tǒng)在總量微增（CAGR增速僅1.2%）的表象下，發(fā)生了發(fā)電結(jié)構(gòu)端的劇變，為當(dāng)前的缺電危機(jī)埋下了供給側(cè)的病根：

① 高可靠性基荷加速“失血”

煤電加速退役：過去很長(zhǎng)時(shí)間，受環(huán)保政策及天然氣成本優(yōu)勢(shì)雙重?cái)D壓，煤電加速退役，裝機(jī)量近乎腰斬（從2011年的318GW銳減至2024年的174GW），在發(fā)電端占比也從30%萎縮至14%，削弱了系統(tǒng)的基礎(chǔ)保障能力。

天然氣由調(diào)峰能源轉(zhuǎn)為“壓艙石”：憑借美國(guó)頁(yè)巖氣革命帶來的成本優(yōu)勢(shì)，調(diào)度靈活性，相比煤電較好的清潔性，天然氣發(fā)電裝機(jī)穩(wěn)步增長(zhǎng)，占比也長(zhǎng)期穩(wěn)定在40%以上，成為了主力電源。

但整體來看，到2025年，以“火、水、核”為代表的傳統(tǒng)可調(diào)度、高可靠基荷能源整體裝機(jī)仍然相比 2011 年縮減了 77 GW，系統(tǒng)可靠性根基被持續(xù)削弱。

“高齡”危機(jī)： 528 GW（占比超50%）的優(yōu)質(zhì)基荷電源（火、水、核）服役已超 30 年，導(dǎo)致美國(guó)自 2010 年即進(jìn)入火電退役高峰。更為嚴(yán)峻的是，根據(jù)EIA預(yù)測(cè)，2020-2030 年，每一年基荷機(jī)組的退役量均大于其新增量，這意味著，在AI需求爆發(fā)前夕，系統(tǒng)的“可靠容量”已在持續(xù)凈流失。

② 增量錯(cuò)配：風(fēng)光“電量替代”無法填補(bǔ)“容量窟窿”

而填補(bǔ)煤電空缺的，并非同為高可靠的基荷能源，而是以風(fēng)電、光伏為主的間歇性能源。

2011-2024年間，兩者裝機(jī)從不足 50 GW 激增逾 5.5 倍至 329 GW，貢獻(xiàn)了同期 121% 的裝機(jī)凈增量，實(shí)現(xiàn)了在發(fā)電量上對(duì)煤電的電量替代。

然而，這種“替代”只是“電量”替代，而非“容量”替代，即在天氣晴好時(shí)產(chǎn)生大量廉價(jià)電力，不意味著在電網(wǎng)最需要的峰值時(shí)刻，無法產(chǎn)生有效電力。

③ 波動(dòng)電源補(bǔ)位，與AI剛性需求根本沖突

這種“高可靠基荷失血，但高波動(dòng)能源補(bǔ)位”的現(xiàn)狀，也是當(dāng)前電力危機(jī)的結(jié)構(gòu)性根源，它與AI的用電需求形成錯(cuò)配：

a. 風(fēng)光有效容量的“打折”： 在電網(wǎng)規(guī)劃中，風(fēng)光的有效容量系數(shù)極低——光伏僅10-20%，風(fēng)電30-40%，而煤電/氣電/核電等基荷能源普遍為80-90%，這是由風(fēng)光的間歇性和波動(dòng)性所導(dǎo)致，其可靠性貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不及穩(wěn)定的基荷電源。

b. 風(fēng)光裝的越多，越不可靠：風(fēng)光電廠裝機(jī)在同一區(qū)域越多，其有效容量系數(shù)（ELCC）反呈“邊際遞減”，新增裝機(jī)對(duì)系統(tǒng)頂峰負(fù)荷的保障能力會(huì)越來越弱。

c. 物理特性與AI剛性負(fù)荷的錯(cuò)配：AI數(shù)據(jù)中心代表的是高密度、高負(fù)載率的剛性負(fù)荷，要求24/7的穩(wěn)定供電。

而新增電源主體（風(fēng)光）卻是間歇、波動(dòng)、不可控的，且受限于美國(guó)脆弱的跨區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，中西部豐富的風(fēng)電無法實(shí)時(shí)輸送到東海岸的AI集群，這種“空間錯(cuò)位”進(jìn)一步加劇了局部地區(qū)的供需斷裂。

基于 EIA、NERC 及美國(guó)能源部的規(guī)劃指引，海豚君對(duì)未來五年（2026-2030E）發(fā)電能源新增供給做了以下預(yù)測(cè)：

海豚君預(yù)計(jì)未來5年間（2026-30E）新增電力裝機(jī)容量為337GW 。其中，光伏和風(fēng)電等間歇性電源貢獻(xiàn)了超過76%的增量（約257GW），而具備穩(wěn)定、可調(diào)度能力的天然氣發(fā)電新增量?jī)H為80GW（占比約24%）。

然而，同期計(jì)劃退役的機(jī)組高達(dá)92GW，且?guī)缀跞�部為高可靠性基荷電源（煤電約76GW，氣電約13GW）。這意味著，在凈新增的245GW裝機(jī)中，穩(wěn)定電源的凈貢獻(xiàn)微乎其微，系統(tǒng)在持續(xù)“失血”。

且由于不同電源在電網(wǎng)頂峰時(shí)刻的可靠出力（有效容量）貢獻(xiàn)差異巨大。海豚君對(duì)上述凈增245GW裝機(jī)按有效容量系數(shù)折算（煤/氣/核/水/風(fēng)/光分別取90%/90%/95%/80%/40%/10%），未來五年美國(guó)電力系統(tǒng)新增的有效凈容量?jī)H有約28GW。

換言之，近90%的名義裝機(jī)增量，在電網(wǎng)最危急的頂峰時(shí)刻無法轉(zhuǎn)化為可靠的電力保障。

④ 供需差：可靠性缺口巨大且確定

海豚君假設(shè)未來系統(tǒng)備用率與2024年持平（15%），結(jié)合需求端 AI 負(fù)荷的爆發(fā)，海豚君預(yù)測(cè)到2030 年，美國(guó)電力系統(tǒng)將出現(xiàn)巨大的可靠性缺口。低、中、高需求情景下的缺口規(guī)模預(yù)計(jì)將分別達(dá)到 109GW、149GW和195GW。

(注：儲(chǔ)備裕度 = (有效總?cè)萘?- 峰值負(fù)荷) / 峰值負(fù)荷。 行業(yè)基準(zhǔn)線通常設(shè)定為 15%，旨在確保系統(tǒng)在機(jī)組故障、需求預(yù)測(cè)誤差或極端氣候等“最差情景”下，仍具備足夠的可靠性容量作為緩沖。)

由此可見，美國(guó)電力系統(tǒng)正陷入一個(gè)“賬面繁榮，實(shí)則虛弱”的困境：

風(fēng)光裝機(jī)的名義容量高速增長(zhǎng)，創(chuàng)造了“綠色轉(zhuǎn)型”的表象，但其極低且遞減的有效容量，無法填補(bǔ)傳統(tǒng)基荷退役留下的 “可靠性窟窿”，更無法支撐AI驅(qū)動(dòng)的頂峰負(fù)荷爆炸式增長(zhǎng)。

這導(dǎo)致了系統(tǒng)可靠容量的絕對(duì)短缺，構(gòu)成了當(dāng)前缺電危機(jī)的主要根源。

2.2 電網(wǎng)側(cè)（輸電側(cè)）：

美國(guó)缺電危機(jī)并非單純發(fā)電側(cè)問題，輸電側(cè)同樣面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的老化，無法承受AI數(shù)據(jù)中心“用電巨獸“的沖擊：

① 物理瓶頸——老化的電網(wǎng)無力承受“用電巨獸”

美國(guó)電網(wǎng)建設(shè)時(shí)間較早，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)在20 世紀(jì)中期已經(jīng)基本成型，而據(jù)美國(guó)能源部（DOE）統(tǒng)計(jì)，美國(guó)70%輸電線路以及電力變壓器運(yùn)行年限在35 年以上，約30%的核心資產(chǎn)（含斷路器等）已突破設(shè)計(jì)壽命，系統(tǒng)可靠性本身已經(jīng)大幅度減弱。

電網(wǎng)投資端：長(zhǎng)期低位，擴(kuò)容意愿低

由于美國(guó)用電量在2000年后增長(zhǎng)緩慢，而本土電力設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)空心化（變壓器等關(guān)鍵部件高度依靠進(jìn)口，且面臨關(guān)鍵技工短缺問題），美國(guó)電網(wǎng)所有權(quán)分散（以私營(yíng)企業(yè)為主），導(dǎo)致美國(guó)對(duì)于電網(wǎng)投資長(zhǎng)期位置較低水平（過去10年年均約200億-300億美元，2024年才突破300億美元）。

且投資方向也偏向投資主要流向 “老化基礎(chǔ)設(shè)施更換” 和 “鞏固電網(wǎng)可靠性”，由 “負(fù)荷增長(zhǎng)” 驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)容性投資占比極低。

電網(wǎng)建設(shè)端：缺口巨大

2013年后美國(guó)新增高壓輸電線路年里程已經(jīng)大幅縮減，2024 年僅新增888 英里345KV 及以上的高壓輸電線路，不足美國(guó)能源部（DOE）年均規(guī)劃需求5000英里的20%。

電力變壓器：電網(wǎng)擴(kuò)建的“瓶頸”

電力變壓器由于其高度定制化（每臺(tái)變壓器都需考慮獨(dú)特的阻抗、冷卻、分接開關(guān)、過載、抗震標(biāo)準(zhǔn)）、勞動(dòng)密集型制造以及嚴(yán)苛的認(rèn)證周期，無法通過標(biāo)準(zhǔn)化流水線快速擴(kuò)產(chǎn)。

在美國(guó)，本土供應(yīng)商目前僅能滿足約 30% 的需求，即便包含已宣布的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，到 2027 年（預(yù)測(cè)）也僅能滿足約 40%，這導(dǎo)致2025 年歐盟 / 美國(guó)電力變壓器短缺率約 30%，關(guān)鍵變壓器的交付周期已從過去的6-9個(gè)月暴漲至2-3年，直接封死了電網(wǎng)快速擴(kuò)容的可能性。

② 新增沖擊——“劣質(zhì)負(fù)荷”壓垮最后一根稻草當(dāng)單個(gè)動(dòng)輒數(shù)十萬、上百萬千瓦（GW級(jí)）的AI數(shù)據(jù)中心提出并網(wǎng)申請(qǐng)時(shí)，巨大的瞬時(shí)功率需求已超出區(qū)域電網(wǎng)的物理承載極限：

單個(gè)高密度AI數(shù)據(jù)中心負(fù)荷相當(dāng)于數(shù)個(gè)中型城市。這不僅瞬間耗盡局部電網(wǎng)的冗余輸送容量，更迫使電力運(yùn)營(yíng)商啟動(dòng)從變電站到輸電網(wǎng)絡(luò)的全套升級(jí)。

同時(shí)，AI算力負(fù)載在毫秒間的劇烈跳變會(huì)對(duì)老舊電網(wǎng)產(chǎn)生高頻干擾，威脅區(qū)域供電安全。為評(píng)估此風(fēng)險(xiǎn)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商（RTO/ISO）不得不延長(zhǎng)“系統(tǒng)影響研究”流程，導(dǎo)致并網(wǎng)流程進(jìn)一步淤堵。

③ 核心矛盾——“建設(shè)周期”的毀滅性錯(cuò)配正是由于上述物理瓶頸，導(dǎo)致了最要命的“時(shí)間錯(cuò)配”：

AI數(shù)據(jù)中心的理論建設(shè)之間只需要18-24各月，然而配套的輸電網(wǎng)擴(kuò)容及跨區(qū)域線路建設(shè)，受限于許可審批、環(huán)境評(píng)估及長(zhǎng)周期設(shè)備（如變壓器）的交付，往往需要 5-7 年甚至更久。

盡管聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）通過 2023 號(hào)命令簡(jiǎn)化了行政審批（理論僅1-2年），但“物理擴(kuò)容不足”導(dǎo)致的并網(wǎng)隊(duì)列擁堵愈演愈烈。目前全美并網(wǎng)排隊(duì)的中位數(shù)已接近 5 年，在北弗吉尼亞州（VA）等數(shù)據(jù)中心核心區(qū)，接入等待時(shí)間甚至飆升至 7 年。

這種錯(cuò)配對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商是毀滅性打擊，意味著即使數(shù)據(jù)中心一年半載建好，其數(shù)億美元采購(gòu)的GPU芯片將因無電可用而迅速貶值，高昂的沉沒成本（折舊） 將直接侵蝕企業(yè)利潤(rùn)，導(dǎo)致 AI 投資的 ROI模型直接崩潰。

小結(jié)：缺電是結(jié)構(gòu)性矛盾

從上分析可以看出，美國(guó)當(dāng)前的電力短缺絕非短期供需失衡，而是 AI 算力爆發(fā)與能源、電網(wǎng)基建長(zhǎng)期滯后形成的結(jié)構(gòu)性矛盾。

需求端，制造業(yè)回流與 AI 數(shù)據(jù)中心剛性負(fù)荷的雙重驅(qū)動(dòng)，使電力需求進(jìn)入加速增長(zhǎng)通道，峰值負(fù)荷壓力陡增；

供給端，傳統(tǒng)高可靠基荷電源持續(xù)退役，風(fēng)光能源 “電量替代” 難以填補(bǔ) “容量缺口”，有效供電能力不足；電網(wǎng)側(cè)，設(shè)施老化、投資缺位、關(guān)鍵設(shè)備短缺與建設(shè)周期錯(cuò)配，進(jìn)一步放大了供需矛盾。

而下篇中，海豚君將繼續(xù)探討美國(guó)缺電問題如何解決，以及對(duì)應(yīng)的細(xì)分賽道的投資機(jī)會(huì)，敬請(qǐng)期待！

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       原文標(biāo)題 : AI 競(jìng)賽終局：電力說了算？