美国AI数据中心用电新趋势
海通国际证券·2025-11-06 20:47

行业投资评级 - 报告未明确给出具体的行业投资评级 [1] 报告核心观点 - 北美数据中心市场,特别是AI数据中心(AIDC)保持高速增长,运营容量已达25.6 GW,在建项目创历史新高,达12.1 GW,且88.5%的新增容量已被预先承诺,显示出强劲的市场需求 [1][10] - AIDC的发展呈现出向更高单体算力集约化发展的趋势,但受区域电力和并网能力限制,其规模存在上限 [2][11] - 电力可得性已成为AIDC选址的首要因素,并导致项目布局向新的电力区域外溢 [5][12] - AIDC的电力接入方式和备用电源选择正经历重要变化,燃气轮机和储能系统的重要性显著提升 [6][13][14][15] AIDC容量发展趋势 - 集中式训练架构在检查点管理、任务调度及同步机制方面相比去中心化架构具备显著优势,即使引入PB级互联光纤,去中心化AIDC的训练复杂度仍明显更高 [2][11] - 主流AIDC预计将继续向更高单体算力集约化方向发展,单一数据中心的设计容量有望逐步提升至接近1 GW [2][11] - 受制于区域电力资源可用性及并网能力,AIDC的单体规模难以突破至5–10 GW的水平 [2][11] 电力可得性与选址 - PJM地区是全球数据中心运行、规划及在建规模最大的电力ISO区域 [5][12] - 由于AIDC项目集中建设,PJM部分区域新AIDC项目的电力接入周期显著延长,获取电力时间可能超过4-7年 [5][12] - 受电力接入周期延长影响,AIDC项目布局正向MISO、ERCOT等ISO区域外溢 [5][12] 电力接入与备用电源趋势 - 因新发电设施并网队列排队过久,新增AIDC项目呈现出采用“自备主要电源(现场离网运行)”的新趋势,以在等待电网接入期间弥补电力缺口,主要采用燃气轮机作为解决方案 [6][13] - 此类自备电源具备灵活性,可在后续阶段选择接入电网,转化为并网供电模式,例如Stargate的Abilen项目 [6][13] - 在美国清洁能源法规约束下,柴油发电机作为备用电源的启用时长受到严格限制,预计未来AIDC项目将逐步提高燃气轮机在备用电源端的采用比例,例如xAI的Colossus项目 [6][14] 储能系统的作用 - AIDC在训练与推理阶段的运行负载具有显著波动特征,配置储能系统可有效平滑功率曲线,降低峰值负载,并在主电源中断时提供短时支撑,提升供电可靠性 [7][15] - 美国能源部已指示联邦能源监管委员会启动新规则制定程序,以“快速加快大型负荷的并网”,利用储能平滑用电对电网的波动性影响可能缩短并网申请研究时间 [7][15]