一、全球AI服务器用电量激增，燃气轮机行业迎来长景气上行周期
燃气轮机是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、燃烧室、透平三大核心设备。
燃气轮机工作原理为：压气机从外部吸入空气，空气从燃气轮机进气口进入，通过压气机叶片升压，压缩后送入燃烧室，同时燃料(气体或液体燃料)也通过燃料喷嘴喷入燃烧室,与高压空气进行混合后燃烧。燃烧生成 的高温、高压烟气受热后膨胀,经过导流后与透平叶片接触,气体在接触过程中逐渐膨胀, 推动透平叶片带动主轴旋转，实现热能转化为机械能，具有支撑电网稳定、保障算力基建供电、推动能源清洁化，以及满足工业领域多样化需求等多方面的作用。
根据观研报告网发布的《中国燃气轮机行业发展深度分析与投资前景研究报告（2026-2033年）》显示，当前全球燃气轮机增量需求主要来自AI数据中心电力需求和分布式能源与电网调峰需求。全球为实现生成式AI而新建的大型数据中心数量高速增长，导致电力需求高增。2023-2027年全球AI服务器用电量将从195TWh提升到500TWh，其中美国占比达45%。而电力基础设施稳定性不足，导致电力供需矛盾凸显。北美和欧洲部分地区电网老化，维护成本高，极端天气易导致电网故障，影响数据中心的稳定供电。预计2027 年现有 AI 数 据中心的 40%将因电力供应问题而受到运营限制。
数据来源：观研天下数据中心整理
基于上述问题，目前产业内提出的解决方案多样，包括燃气轮机、光储系统、纯储能方案、SOFC、小型核电堆等方案。未来 5-10 年，燃气轮机凭借 启动速度快、发电效率高、调峰能力强等优势，有望快速填补电力缺口并保证供电质量。
AI电力短缺解决方案汇总
| 解决方案 | 具体介绍 | 优点 | 缺点 |
| 燃气轮机发电 | 以天然气为燃料，是目前北美最主要的快速新增电源和调峰手段。通用电气（GE）、西门子等巨头产能已排至 2028 年后 | 优点1.综合成本最低:度电成本(LCOE)约7-8美分2.部署相对快速:相比核电等，建设周期较短3.燃料供应充足:美国页岩气资源丰富4.运行灵活:启停快，适合应对数据中心负荷波动和电网调峰 | 缺点1.交付周期长:大型燃机交付周期普遍超过3年，甚至达40 个月以上，难以匹配AI需求的爆发速度2.受地理位置限制:需靠近天然气输气管道3.碳排放问题:虽比煤电清洁，但仍产生碳排放 |
| 光伏+储能系统 | 将光伏发电与电池储能结合，形成可快速部署的离网或并网供电方案。被视为解决当前电力饥渴的“唯一有效路径” | 1.部署速度最快:模块化建设，可快速上线，是当前应急首选2.环保零碳:完全清洁能源3.适配未来架构:可直接输出高压直流电，匹配英伟达推动的 800V 数据中心供电架构，减少转换损耗 | 1.初期投资高:作为数据中心基础负荷时，需大量超配光伏和储能容量(如1GW数据中心需配 16GWh 储能)，推高初始成本2.受天气影响:光伏发电具有间歇性，高度依赖储能调节3.政策壁垒: 美国《通胀削减法案》(IRA)等政策对中国产品设置关税壁垒，推高了本土采购成本 |
| 电网侧与用户侧储能 | 在电网侧或数据中心用户侧部署大型电池储能系统（BESS），用于调峰、调频、备用电源及参与电力市场交易 | 1.响应速度极快:毫秒级响应，是最灵活的调节资源2.功能多样:可平滑用电曲线、提供备用电源、参与电力市场套利(收益率可达8%-12%) | 1.成本问题:作为纯支出设备，投资回报依赖电力市场机制和补贴2.不能发电:本质是“充电宝”，无法增加总发电量，需配合发电设施使用。 |
| 固体氧化物燃料电池（SOFC） | 一种高温燃料电池，可将天然气等燃料的化学能直接转化为电能，可作为分布式电源 | 1.部署速度快:模块化设计，可在90天内快速部署上线2.效率高且灵活:发电效率高，可实现热电联产，燃料灵活 | 1.产能严重受限:产量未完全商业化，预计到2028 年全美装机也不足3GW，无法满足巨大需求2.成本仍较高:尽管有补贴，但综合成本(9-10美分)仍高于燃气轮机 |
| 核电（含小型模块化反应堆 SMR） | 包括传统大型核电站和新型的小型模块化反应堆（SMR），提供稳定、零碳的基荷电源 | 1.稳定可靠:提供7x24小时稳定、高能量密度的电力，是理想的基荷电源2.零碳排放。3.政策强力推动:美国政府计划投入数百亿美元，目标在2030 年前建造10 座大型反应堆 | 1.建设周期极长:大型核电需5-10 年,SMR 也需约 3-5年，完全无法满足当前 AI 电力危机的时间窗口2.前期投资巨大。3.公众接受度与安全许可:审批复杂，存在公众疑虑 |
资料来源：观研天下整理
AI基建增量需求下燃气轮机行业迎来长景气上行周期。2019-2023年全球燃气轮机销量从 39.98GW 提 升到 44.1GW。2024 年全球燃机订单量同比增长38%。燃机整机厂收入高增订单饱满指引行业景气度。GEVernova报告其燃气轮机设备及预订量已从55GW增至62GW；西门子能源上半年燃气轮机新单中约60%来自数据中心。预计2024-2026年全球燃气轮机年均销量为 60GW，较2023 年的 44.1GW 提升 36%，增长加速。2024年全球燃气轮机市场规模约为281.4 亿美元，预计2034年全球燃气轮机市场规模将超550亿美元，2025-2034年复合年增长率为7.4%。
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二、全球燃气轮机行业呈现寡头垄断格局，区域市场分化特征显著
目前全球燃气轮机市场呈现寡头垄断与区域竞争交织的复杂特征。从企业竞争格局看，全球燃气轮机市场主要由三菱重工、西门子能源和通用电气（GE）三家巨头垄断，2023年三家公司合计占据全球76.3%的市场份额，形成高度集中的产业生态。其中，三菱重工表现尤为突出，2023年以36.0%的全球市场份额连续两年位居世界第一，并在高级燃机市场（G、H和J级别）占据主导地位，市场份额高达56%，彰显其在高端技术领域的领先优势。
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从区域竞争情况看，全球不同地区燃气轮机呈现差异化发展路径。北美市场聚焦高端装备升级，而亚太地区已成为全球燃气轮机主要需求市场，其中中国和印度等新兴经济体发挥关键作用：大力推动的“煤改气”政策，即逐步淘汰煤炭发电、转向清洁能源的天然气发电，显著带动了燃气发电装机容量的快速增长。数据显示，2019-2024年中国天然气发电装机容量从0.90亿千瓦大幅增长至1.44亿千瓦，年均复合增长率达9.8%，展现出强劲的发展势头，为全球燃气轮机行业创造了持续的市场增长空间。2024年中国燃气轮机市场规模已达750亿元，同比增长13%。
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三、政策红利释放，中国燃气轮机行业国产化进程加速
自2021年起，全球主要经济体纷纷将燃气轮机技术列为战略新兴产业核心发展方向，通过政策引导与产业布局双轮驱动，推动技术迭代升级与产业链协同优化。在这一背景下，中国将燃气轮机纳入《“十四五”能源领域科技创新规划》，明确提出聚焦关键核心技术突破，重点攻克F级重型燃气轮机自主化设计、氢燃料燃烧技术等长期制约产业发展的瓶颈问题。地方政府积极响应国家战略，通过税收优惠、研发补贴、专项基金支持等多元化政策工具，鼓励企业加大研发投入，加速技术攻关进程。
在政策红利持续释放驱动下，本土企业通过“技术引进+自主创新”双路径实现跨越式发展。国内领军企业通过与通用电气（GE）、西门子等国际燃气轮机巨头开展技术合作与联合研发，逐步掌握核心制造技术，目前已形成了覆盖15-200兆瓦全功率范围的完整产品体系。其中，轻型燃气轮机（5-50兆瓦）凭借其在分布式能源系统、油气管道增压等场景的显著成本优势与灵活部署能力，占据国内细分市场88%的份额，成为本土企业规模化发展的基石。而重型燃气轮机（>50兆瓦）则在F/H级技术突破与政策扶持的双重利好下，加速向高效灵活调峰、氢电耦合等高端应用领域延伸，推动产业向高附加值方向延伸。
数据来源：观研天下数据中心整理（zlj）
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