入华泰证券HUATAI SECURITIES能源转型专题：AI将推动海外电力相关投资全面提速SAC No.S05705231100032024年6月02日|中国内地专题研究SFC No.AVM464+85236586000SAC No.S0570523120005miaoyufei@htsc.com电力能源与A!的发展已成为近期海外的重要话题，爱克斯龙电力、杜克能SFC No.BTM578+862128972228源等美国电力企业均表达了对A)区域性电量与负荷高增长的担忧。结合我们此前的系列研究，我们通过量化美国的缺电风险，来更好的展望国内外电SAC No.S0570123110022zhaoyuchen@htsc.com力相关产业链的投资：1)基于电力系统可控裕度（可控装机/最高负荷），+8的2128972228美国整体电力系统，以及重点区域（如德州、加州），均在譬戒值附近，数据中心将显著推动最高负荷增长，系统可控裕度面临高风险。2)数据中心建设需求的景气与系统性缺电风险的提升，带动发电、电网、数据中心配套电气装备的需求均将进一步上行。我们通过对比海外高比例渐能源系统和过去因为缺电造成的系统压力计算认为可控裕度应该控制在1.1及以上，即可控装机最高负荷需要存在冗余。美国2013-2023用电量CAGR仅为025%，电力系统主要进行装机结构调整，体现为煤电改气电并增加渐能源装机，系统可控装机整体呈下降趋势，伴随2022年以来最高负荷的增长，美国目前系统可控裕度仅为1.1左右，2020年来美国整体电力系统扰动中枢提升。此外，美国加州、德州区域电网的可控裕度同样在1.1或以下，系统本身已存在不稳定性因素。我们认为：1)数据中心的不可调节性将直接推动最高负荷增长，我们预期2024年增长6GW,2025-2030年平均每年增加7-8GW,对美国目前约742GW的最高负荷带来约1%的拉动。2)数据中心的建设有集中效应，美国目前在建与规划待建80%以上在一线市场，我们测算以2023年为基准，数据中心20242026年的总增量对加州、PJM、德州区域的最高负荷拉动将达到3%/5%/4%,高于美国平均水平，区域性缺电风险更为突出。此前以变压器为代表的电气设备的需求增长主要由海外电网投资与工业投资增长拉动。我们认为数据中心的建设将从以下几个方面进一步推动全链条性的投资扩散：1)可控装机类发电装备需求的回暖，主要受益于对系统裕度的必要支撑，其中我们已经看到GEV∥三菱重工等气电发电设备订单的增长。2)用电量与负荷的增长拉动电网的扩容需求，2020-2022年美国电网投资增长主要由替代与强化驱动，扩容将带动电网投资维持高增长，其中我们统计的6家美国电力电网企业进一步上调了2024年电网与24-28年总电网投资规划，此外我们也看到美国高压超高压项目建设的显著提速。3)数据中心内部配套装备继续高增长，主要产品包括UPS系统、低压配电系统、热管理系统、柴发备电系统。我们测算中国国内在N+1系统冗余度下，UPS系统与低压配电系统的市场空间在2030年将分别达到348亿与386亿。优秀中国企业受益全球电气设备向上周期数据中心建设海外先行，国内也具备A落地驱动下的高增长空间。海外的电力增长需求则对国内优秀的发电、电网装备企业提供了全球性成长的机遇。我们认为全球电力相关产业链的向上周期仍在强化，看好以下行业机遇：1)可控装机类发电装备供应商。2)电力设备优质的出海企业。3)数据中心UPS系统、低压配电系统、热管理系统等核心配套装备供应商。相关企业包括：三星医疗、思源电气、金盘科技、许继电气、平高电气、东方电气、GE Vernova、西门子能源、科华数据、良信股份、施耐德等。风险提示：A数据中心建设不及预期，A!功耗优化不及预期。1正文目录我们与市场的不同观点….4A发展或对美国电力系统形成负荷冲击.…可控裕度可作为电力系统稳定性的参考指标…6美国目前电力系统裕度压力已较大…8数据中心将显著推动最高负荷增长.…15电源投资：海外可控装机装备需求或迎来上行周期电网投资：欧美电网投资有望进一步提速……17数据中心相关电气设备：景气提升，有望全球共振.…23图表目录图表1：全球数据中心与电力系统重点企业列表4图表2：数据中心对美国用电量与最高负荷的拉动作用显著5图表3：美国各大电网运营平台对未来5年电力/负荷驱动要素的总结5图表4：美国制造业投资额及同比增速.…6图表5：美国发电增量需求预期图表6：美国最高负荷预期…6图表7：电力系统裕度示意7图表8：英国电力容量招标市场可靠性折扣设定：发电机组（上图）、储能机组（下图），以2022年为例7图表9：澳洲历次严重电力保供事故（导致拉闸限电）基本发生在可控裕度降至11及以下的年份8图表10：关国电力装机容量9图表11：美国整体发电量与用电量在过去10多年基本稳定…9图表12：关国2013-2023年平均年装机量变化.…图表13：美国2020-2023年平均年装机量变化…图表14：美国本土整体最高负荷2021年米有所增长图表15：关国20242028年规划煤电、气电退役规模图表16：美国2024-2026年已规划新增煤电、气电规模.1010图表18：美国年平均电力扰动时长…10图表20：加州电力系统裕度(CAISO).图表21：ERCORT2023年最高负荷维持了近2个月.11图表22：美国电网大区城划分…图表23：美国电力市场划分.11图表24：美国各大电力市场内朔堵成本持续提升……12图表25：我们测算美国2024-2030平均每年会有6-8GW的数据中心核心负荷需求的增量132图表26：美国数据中心在建规模快速提升13图表27：美国各大Grid planner均把数据中心作为负荷与电量增量最主要的驱动因素13图表28：在建规模分区域情况(2023年)13图表29：美国在建与规划的数据中心规模分区域分布情况.….13图表30：ERC0T预期至2030年最高负荷将较2023年翻倍.…14图表31：全球数据中心与电力系统重点企业列表15图表32：全球整体基荷能源装机规模2011年以来呈下降趋势.16图表33：关国年新增可控类装机规模16图表34：中国新增火电装机规模16图表35：国内与海外可控装机发电装备的新增订单2023年高增长.17图表36：美国2020-2022年电网投资核心拉动是替换与强化.………17图表37：美国电网电压级别划分.…17图表38：美国新建超高压输电线路总长度在2020年后继续下降，电网投资整体稳步提升18图表39：美国整体230kV以上的输电线路年新增规模中枢2014年后持续下降.18图表40：美国每英里的230kV以上输电投资成本持续增长18图表41：关国RT0区域输电朔堵成本持续增长19图表42：具备项目启动建设可能性的36个关国高压输电项目.19图表43：美国在建的高压输电线路19图表44：关国输电投资项目审批流程涉及联邦与州层面，流程冗长…图表45：美国主要电力电网运营商2024年电网投资同比增长，5年总规划投资额上调…图表46：美国变压器交期持续拉长…图表47：美国本土变压器制造业相关一次产品的价格指数21图表48：美国本土变压器制造业相关产品价格指数21图表49：海外主要电气设备企业订单与同比增速（1Q22=100).22图表50：重要海外电气设备相关公司季度反馈与业绩指引图表51：V伦rtive订单同比增速…图表52：Vertive分区域收入增速23图表53：Vertive分区域盈利能力(EBIT adj margin).23图表54：数据中心核心装备价值量拆分（中国市场）图表55：数据中心装备价值量分布（风冷，冗余N+1).25图表56：数据中心装备价值量分布（液冷，低压配电2，其余N+1).25图表57：中国数据中心UPS系统市场空间(N+1冗余度).25图表58：中国数据中心低压配电系统市场空间(N+1冗余度)253华泰证券我们与市场的不同观点A所带来的峡电已成为市场的重要关注底，但些体市场的分析枝少能有效的从A1对美国电力系航可量化的形响，与美国电力系统的特性结合分析。此外，市场此前的关注点兼焦于1.基于系航可拉裕度的分析，我们认为数据中心对美国电力系航的冲击主要休现于负荷侧，美国面临较大的峡电风位。关国2024-2030年每年平均增长6-8GW的数据中心核心T功率，由于数据中心高负载率的特性，也将对电力系统最高负荷形成68GW的影响。根据Grid Strategies,关国电网运营平台预期2024-2028年美国平均年最高负荷增量达到约8GW,与我们测算相符。美国电力系统整体可控裕度目前仅1.1左右，根据Global Energy Monitor与ElA,美国已规划的煤电退役规模依旧远高于新建气电规模，在最高负荷持续增长的背景下，缺电风险显著提升。2.美国峡电的景边性或拉动美国全电力体系投责增长。电网居面，相较于2021-2023年由工业化与电网老化替代所驱动的电网投资增长，2024年之后，我们认为美国电网的扩容需求将在缺电的背景下提速，老化替代与强化的需求也将延续增长。电力设备层面我们看到美国变压器的交期，价格依旧在高位，海外一线企业1Q24的新增订单维持高增速。电源展面，美似于中国2021年缺电后2022年火电建设的提速，我们认为美国也有望迎来可控装机类电源装机增长的提速。全球范围内，我们观察到火电/气电核电等可控装机类发电装备订单2023年均恢复了较高的增长。3.数据中心建设节的提速，我们看到据中心的枝心兼备供应商具备高增长的潜力。5注：各环节桃计均为具一定氏表性的企业，不氏表行业所有企业4A!发展或对美国电力系统形成负荷冲击我们在此前报告《能源转型系列报告-但问路在何方》(2023.1201)中提到，电力系航的可度肤到1.1以下将可能出现缺电风位。我们测算，目前美国电力系航可控裕度仅为11左右，且美国2016年以来整休电力系航变板端气候冲击下的峡电事件中枢明显提升，电力系航已相对不稳定。结合我们于《能源转型-发辰对电力存在哪些形响与机适》(2024.03.24)对A电力相关的测算，可看到：1.数据中心的移响不仅是用电量，还有录高负荷。我们预期关国2024-2030年每年平均增长6-8GW的数据中心核心T功率，由于数据中心高负载率的特性，也将对电力系统最高负荷形成68GW的影响。2.美国数据中心建设规划2022年以来显著提速，此外工业投责对电力的秒响尚未完全休现。根据JLL,关国数据中心净租出功率(net absorption.)20222023年接近连续翻倍增长，2023年底在建规模超过5GW。此外，美国2023年制造业投资近2000亿美元，同比增长84%，但对电量的拉动尚未体现。随着2024年之后大量的工业设施逐步竣工，电力系统的压力或更为严峻。可控负荷从2012年开始持续下降，最高负荷于2022年开始重回增长，2022/2023年裕度仅1.01.1，系统缺乏冗余度。因此，数据中心建设对最高负荷的影响，或带来缺电可能性的提升，需要电力系统增加可控装机以支撑系统安全性。4.美国电网运营平台果体上2024-2028用电增长与负荷增长预期，美国电力企业也整体上训2024-2028电网投责顿。根据Grid Strategies汇总FERC Form714的报告，美国电网运营平台（包含加拿大电网）2023年底对至2028年最高负荷的增量预期达到38GW,较2022年底的预期提升15GW.对应2024-2028年平均每年约8GW。我们统计的6家美国电力公用事业企业对于未米45年的电网投资总规模，2023年底较2022年底提升11%。我们认为美国整体电力系统，都将迎来进一步的投资上行。5.我们预期美国2024-2026年每年最高负荷将提升8GW,发电量2024-2026年平均年增量将达到1000亿度电以上。EA于2024年5月指引美国2024用电增量将分别达到1030亿度1，根据我们对美国数据中心用电的测算，将其拆解为工业化与数据中心的增量，并预期工业化的用电增量需求将延续。由此我们测算2024-2026年美国工业化拉动平均467亿度电，数据中心拉动平均621亿度电的发电增量。ERCOTPJM●●1https://ww.reuters.com/business/energy/us-power-use-forecast-reach-record-highs-2024-2025-2024-05-07/500780720100,00-150.000020202021202220232024E202E2024E2025E可控裕度可作为电力系统稳定性的参考指标可控裕度是指可拉装机与最高负荷的比例，其中可控装机是名义装机乘以特定的可控比例。可控比例我们参考英国国家电力市场在长期容量招标中采用的折扣系数(de-rating factor).,用以衡量电源机组在电力系统尖峰负荷发生时间段内的平均在线率（新能源由于其出力波动性和间歌性，往往早晚负荷高峰为新能源受资源限制的出力低谷，因此其在钱率低于传统能源)，对应煤电、气电、水电、核电、陆上风电和光伏装机的可控比例分别为80.4%、91.3%、60%、78.25%、6.7%和4.98%（英国国家电力市场2022年T-4容量招标系数）。其中水电部分考虑2022年全球范围内中国、欧洲、澳大利亚等地都出现了极端天气导致水电出力不及预期、电力供给紧张的情况，我们认为从审慎性角度考虑、结合第三方权威机构判断，水电可控系数调整到60%可以更好反映电力系统出现极端情形下的实际供给情况。6华泰证券可控装机裕度最高负荷100%90%品■2021年T-4招标■2022年T-4招标0%■2021年T-4招标100%■2022年T-4招标90%80%70%60%50%40%30%20%10%%0.51.52.533.54.55.566.577.588.599.5t们认为1.1是可控裕度的一条基本红战。中国电力系统2015年可控裕度为1.3，此后持续回落至2022年水平为1.1（除2020年受疫情影响，最高负荷增速放缓至2%，慢于当年5%的可控装机增速，导致2020年可控裕度短暂回升)，而中国近年来最大规模的电荒讨论即发生在2022年。2023年，得益于本轮火电机组投放，可控裕度稳定略有回升，今年电力紧张相关讨论热度亦较去年有所回落70.0045%1.250.0040%1.200.0035%0.0030%1.150.0025%0.0020%1.050.0015%1.000.0010%0.0005%0.950.0000%0.90美国目前电力系统裕度压力已较大2011/2023的发电量分别为4.1万亿度/4.18万亿度电，用电量则分别为3.88/4.0亿度电。2013-2023年用电量的CAGR仅为0.25%，整体用电与发电量稳定。与电量稳定相比的则是发电结构的持续调整，体现为：1.装机量持续增长.20132023年，美国整体装机量维持每年平均11.5GW左右的增长，其中2020-2023平均装机增量达到22.6GW。2013-2023年，美国平均每年新增装机11.5GW,其中煤电减少11.7GW,气电/风电/光伏分别增加7.8/8.05/8.06GW。2020-2023年间，新能源装机中枢提升，平均每年新增装机22.6GW,其中煤电减少12GW,气电/风电/光伏分别增长8/11/14GW。3。美国本土电力系航最高负荷近年些体维持稳定，增长幅度不大。美国电力系统整体最高负荷2016/2017年为710-720GW左右，2018-2020年逐步回落至700GW左右，2021/20222023年最高负荷有所回升，2022年达到742.7GW,2023年为742GW,整体在2016-2023年维持稳定。根据Global Energy Monitor与目A数据，美国在2024-2028年将平均年新增14GW的煤电退役，但从增量来看，2025/2026年仅规划新增6.74.2GW天然气，无额外新增煤电规划。整体系统裕度在目前的规划下有进一步承压的风险。8华泰证券美国整体发电量与用电量在过去0年液动并不大25%4.500.00053.000.0002.500.0002012201320142015201020172082019202020212022202320112012201320142015206201720182019202020212022202电风电2013-2023年美国平均年装机变化(MW)2020-2023年美国平均年装机变化(MW50天然气风电装机电光装机Peak hourly electricity demand in each month,Lower 48 states (Jan 1,2016-Sep 1,2023)thousand megawatthours (MWh)741.815MWh800eia7006005004003002001002016201720182019202020212022202391500010000002402注：2024年姚计数据为2024.04后预期装机的规模。不包含2024.04之前的数据同样偏低，2020年后美国些体电力系航实际的电力扰动时长中枢提升。可能存在系航性风位。关国平均每年火电退役与增量气电的平均体量基本维持稳定，因此美国整体可控裕度虽然持续有所下降，但在2020-2023年也基本维持稳定。发生变化的则主要是最高负荷侧，虽然总用电量并未明显增长，但最高负荷则于2022年创下2016年以米的新高，2023年维持高位，推动整体美国电力系统可控裕度持续下降。2.美国2020年以来整体电力系统扰动时长的中枢提升。根据EIA,美国2020年平均每个电力用户的停电时长超过8小时，2020-2022年整体电力扰动时长的中枢高于2020年之前。3.美国数据中心数量前三的区城包括弗吉尼亚州、德州与加州，其中德州与加州的电力系航裕度显著偏低，且过去3年均发生过严重的电力系航事故。受极端天气与本身州内负荷增长驱动，加州与德州20222023年整体的电力系统可控裕度均已低于1.1。历史上，2020年加州发生过严重的州范围的大停电，2021年德州则受2月份寒流影响，导致了长达17天，影响超过了450万电力用户的德州大停电。美国电网的互联性相对有限，体现在：)关国大的电网互联区域分为东/西/德州三部分，其中德州作为相对独立的电网大区，与其它两大电网互联区的联通性较差。2)美国各大电力市场中的年拥堵成本在持续提升，即各SO/RTO内部的联通性也未提升。118ruptions (2013-2022)1.161.12withoutmajor events220202120222023201320142015201620172018201920202021202210