电力设备新能源行业电力AI系列报告五：美国缺电研究数据中心建设重塑美国电力格局

目 录1、美国缺电的核心原因是什么？ 62、负荷增长区域特征明显，主要集中在数据中心建设密集区 113、PJM和ERCOT区域电力格局探讨 134、投资建议 225、风险分析 23图目录图1：2025-2030年国季用峰负增预测 6图2：2025-2030年国电峰负增驱因素 6图3：不机预测2024-2030年国据心用电荷 7图4：截至2025底各类源机及比 7图5：2024年国力费结构 7图6：美已划类源目2026-2030预新增运量 8图7：2026-2030年国电机预退容量 8图8：2016-2024年国网拥成本 8图9：2010-2024年国建345kV以输电长度 8图10：2025夏美土48个的时用荷情况 9图国电域分 11图12：国同电负荷长期主驱因素 12图13：国据心图 12图14：PJM夏峰负增长测 13图15：PJM冬峰负增长测 13图16：PJM容拍不交付域资出价格 14图17：PJM电装结构 16图18：PJM处电互申请列的源构 16图19：PJM已署网议的电目量成 17图20：PJM选进快审批道发项容构成 17图21：国得萨可销天气量 17图22：ERCOT源结构 18图23：ERCOT同发电结（2025年） 18图24：划于2026年和2027投的GW级中心布 18图25：国同区发电据心量 18图26：国同区电价 19图27：同间请连协已行况 19图28：ERCOT型互联请量 19图29：ERCOT型互联请项类结构 19图30：2022-2030年ERCOT实和划大负增长况 20图31：ERCOT季负荷测 20图32：ERCOT季裕度测 20图33：ERCOT划年份运各发项互联队量 21图34：2024和2025年ERCOT各发项互排队量 21表目录表1：2026-2030年国值负缺测算 10表2：2025-2030年国区域力值荷长测 11表3：PJM量卖结果计 14表4：PJM量卖同类电的效荷力（ELCC）数 15表5：PJM年不源类的算效量含非卖自容） 15表6：重关公估表 221、美国缺电的核心原因是什么？美国缺电的核心原因是数据中心资本开支预期较强。2025约829W，基于不同的数据中心资本开支预期，GidSraegies对于美国2025-20302224GW、2338GW2464GW25166GW90GW55%。图1：2025-2030年美国夏季用电峰值负荷增长预测 图2：2025-2030年美国用电峰值负荷增长驱动因素ridSraeies ridSraeies202520262027年资本开支预期AIAIAIAI流，使得数据中心投资取得良性回报。2）电源、产业工人、并网审批、电网老旧等因素，使得数据中心实际落地产生不确定性。202-0年增长预测的范围介于-WDOE采用5WWoodMackenzie20251020231245GW。图3：不同机构预测2024-2030年美国数据中心新增用电负荷DOE；单位：GW分区域或出现一定供需压力。EIA20251374GW577GW42%，是美国主要的电源，185GW80GW合计在运容量945GW。图4：截至2025年底美国各类电源装机量及占比 图5：2024年美国电力消费结构0

100%577稳定电源42%577稳定电源42%185159150104807613%4312%11%6%8%3%6%天然气 煤电 常规水电 核电 储能 风电 光伏 其他0%装机量 占比EIA，光大证券研究所整；左轴单位：GW ocronoerEIA26-307/7/16/8/7GW，7/8/13/4/1W图6：美国已规划各类电源项目2026-2030年预计新增投运量 图7：2026-2030年美国煤电机组预计退役容量1681687772026E2027E2028E2029E2030E454035302520151050-5天然气 煤电 常规水电 核储能 风电 光伏

141381387411086202026E 2027E 2028E 2029E 2030EEIA预测，光大证券研究所整理；单位：GW；注：时间截至2025年末 EIA预测，光大证券研究所整理；单位：GW电网拥堵成本主要指电网输电受限时不得不调用更202080100根据GidSrategies0英里的高压输电线路才能满足日益2024888图8：2016-2024年美国电网拥堵成本 图9：2010-2024年美国新建345kV及以上输电线路长度ridSraeie；单位：百万美元 ridSraeie；单位：英里随着数据中心持续投运，峰值负荷会水涨船高。虽然平段、谷段负荷也会随之增加，但稳定电源基本可以满足需求。美国区域公用事业公司、电网公司面对未来储，以缓解峰值负荷压力，防止影响居民及工商业的电价。图10：2025年夏季美国本土48个州的小时级用电负荷情况EIA我们对美国缺电程度进行测算，主要基于以下几种情形。情形一：参考GridSraegies的预测，未来5年数据中心新增容量为90W；245GW10245GW8245GW5本次测算核心假设如下：GidSraegies2025-203076GW。2026-2030累计装机容量：2025EIAEIA26-308/10/17/18/20GW；②其他稳定电EA0EIA26-30年新增装机容量为：参考SOFC龙头BlmEnergy的产能，假设-0年新增装机容量为//3/3/W。EIA2026-20305GW，其余电源不退役。590GW/10245GW/8245GW/5245GW2030年均不会出现负荷缺口。将出现负荷缺口，而调节性电源能较好的弥补负荷缺口。表1：2026-2030年美国峰值负荷缺口测算20252026E2027E2028E2029E2030E不同数据中心建设节奏预期下峰值负荷情形一（5年90GW数据中心）峰值负荷829862895929962995情形二（10年245GW数据中心）峰值负荷8298699089489881028情形三（8年245GW数据中心）峰值负荷82987592196610121058情形四（5年245GW数据中心）峰值负荷829893957102210861150稳定电源装机容量煤电185180175170165160气电577585595607622640常规水电808080808080核电104104104104104104稳定电源新增容量气电810171820稳定电源退役容量煤电55555稳定电源供给容量稳定电源容量945948953965978993峰值负荷累计缺口情形一（5年90GW数据中心）11686583616-2情形二（10年245GW数据中心）116794517-10-35情形三（8年245GW数据中心）1167332-2-34-65情形四（5年245GW数据中心）11655-4-57-108-157调节电源装机容量储能累计装机436893121149179储能新增装机2525282830SOFC新增装机23333调节电源累计装机437098129160193考虑调节电源的峰值负荷累计缺口情形一（5年90GW数据中心）159156155165176191情形二（10年245GW数据中心）159149142146150158情形三（8年245GW数据中心）159143130127125128情形四（5年245GW数据中心）15912593725236ridSraeie，EIA，光大证券研究所测算；单位：GW图11：美国输电区域划分

2、负荷增长区域特征明显，主要集中在数据中心建设密集区ERCOTPJM美国主要被1037个区域由SOs（独立系统运营商）或RTOs（区域传输组织）负责。GridStrategies2025-2030W，其中约四分之三来自ERCOT、PJ、SP、MSO这4个输电区域，53.2GW、29.7GW、24.2GW、15.6GW。PIEneryouions，MaiUS表2：2025-2030年美国各区域电力峰值负荷增长预测区域峰值负荷预测（GW）五年增长20252030容量（GW）增幅ERCOT85.8138.953.2620%PJM154.1183.929.719.3%SPP57.982.024.214.5%MISO130.0145.515.612.0%eoaPwer17.825.88.045.2%SO46.152.96.814.9%DukeEnergyCarolinas34.137.53.410.1%SaltRiverProject8.511.32.832.5%Pacop14.316.32.013.8%FlodaPwer&Lt26.327.91.65.%llterlagaas253.9273.118.77.%合计828.8995.3166.020.0%ridSraeies预测，光大证券研究所整理不同输电区域负荷增长的主要驱动因素：1）ERCOT：主要由数据中心、工业发展和石油天然气生产驱动；2）PJM：由弗吉尼亚州北部、俄亥俄州、宾夕法尼亚州的数据中心驱动；3）SPP：由石油和天然气生产、短期数据中心增长驱动；4）MISO：数据中心、制造业推动负荷增长。图12：美国不同输电区域负荷增长预期和主要驱动因素ridSraeiesPJM和ERCOT是美国数据中心的主要建设区域。Cleanview国过去投运的数据中心主要集中在弗吉尼亚州（Virginia）和得克萨斯州（Texas）202613.02GW，计划建设容量为34.9GW；得克萨斯州已投运数据中心容量为2.66W，计划建设容量为26.60GWPJMERCOTPJMERCOTERCOTAI图13：美国数据中心分布图Ceanvie；注：圆圈大小代表数据中心容量大小；时间截至2026年1月3、PJM和ERCOT区域电力格局探讨PJM：数据中心驱动负荷激增，进而推动容量电价快速上涨。PJM的负荷增长主要由数据中心驱动。PJM曾预测其峰值负荷将在2024-2030年期间增长32GW，其中约30GW由数据中心贡献。随着数据中心需求激增，PJMPJM2026156GW2036222GW66GW3.62025年预测的2.9进一步上调。图14：PJM夏季峰值负荷增长预测 图15：PJM冬季峰值负荷增长预测PJM预测；单位：MW PJM预测；单位：MWPJM2025/26PJM3PJM2024/2528.92/兆瓦天跳涨至2025/26269.92/22147333.44美元/兆瓦天，容量总成本为164亿美元。（ReverseMargin）（电源可用容量-峰值负荷PJM2024/2521.7%2025/2618.6202027/28年度的拍卖结果中，备用裕度下降至14.4%，这导致资源出清价格进一步上涨。图16：PJM容量拍卖不同交付区域的资源出清价格PJM；单位：美元/兆瓦天表3：PJM容量拍卖历史结果统计交付年份资源出清价格（美元/兆瓦天）清算有效容量（MW）备用裕度清算总价（亿美元）2017/18120.00167003.720.1%752018/19164.77166836.920.2%1092019/20100.00167305.922.9%702020/2176.53165109.223.9%702021/22140.00163627.3220%932022/2350.00144477.321.1%392023/2434.13144870.621.6%222024/2528.92147478.921.7%222025/26269.92135684.018.6%1472026/27329.17134205.318.9%1612027/28333.44134478.114.4%164PJM负荷增长来自于PJMPJM系数，ELCC光伏：ELCC24/2533%、5025/26101427/287%8%光伏几乎无法出力。25/26ELCC27/28ELCC74%、61%。这主要是因为过PJM统机组在极寒下的高故障率。表4：PJM容量拍卖中不同类型电源的有效载荷能力（ELCC）系数电源类型24/25年度25/26年度26/27年度27/28年度陆上风电21%38%41%40%海上风电47%62%69%67%固定倾角光伏33%10%8%7%跟踪式光伏50%14%11%8%垃圾填埋气间歇性发电61%51%50%48%间歇性水电36%37%38%39%4小时储能92%55%50%58%6小时储能100%65%58%67%8小时储能100%68%62%70%10小时储能100%77%72%78%需求响应资源-77%69%92%核电-95%95%95%煤电-83%83%83%联合循环燃气轮机-78%74%74%单循环燃气轮机-63%60%61%双燃料燃气轮机-79%78%77%公用事业级柴油发电机-92%91%92%蒸汽轮机-74%73%72%垃圾焚烧发电---83%燃油燃气轮机---80%PJM））表5：PJM各年度不同电源类型的清算有效容量（含非拍卖的自备容量）））类型24/25年度25/26年度（反映ELCC系数调整26/27年度（反映ELCC系数调整27/28年度（反映ELCC系数调整27/28年度-26/27年度变化值提供清算提供清算提供清算提供清算提供清算煤电35,11431,53230,08130,08130,94830,94830,36629,766-582-1,182轻柴油2,7762,6742,4082,4082,6082,6082,4212,421-187-187天然气85,46983,25866,35466,35463,37763,37762,80062,634-577-743核电31,83531,62930,54930,54930,56230,56230,55230,552-10-10燃油2,4932,2205785781,1551,1551,1671,1671212光伏4,2344,2321,3371,3371,5841,5671,4811,465-103-103水电6,1376,1372,6181,6764,5073,7174,1443,526405405风电1,3961,3965,3655,3615,5975,5976,0026,002-363-191电池/混合动力363614143535205205171171其他1,1531,1539119118998991,0051,005106106需求响应10,3348,180141435352052051,8471,847聚合资源5035036,3426,3425,7955,7957,6417,641-58-49总计181,481172,951146,905145,883147,125146,309147,786146,38566176PJM；单位：MW加快电源端建设是当前PJM对于PJM来说，端建设，尤其是以气电为主的稳定性电源以及储能等调节性电源。PJM截至2024PM累计电源装机为182W89W38GW33GW三大化石能源电源合计占比88%，PJM的用电需求几乎完全由这些传统稳定电包括光伏58GW可靠性比较强的电源项目包括储能39GW10GW。图17：PJM电源装机结构 图18：PJM处于电力互联申请队列中的电源结构燃油，

光伏，.G,

风电，%%%%%%%%.G,.%.G,.%水电，.G,核电，.G,.%

天然气，.G,

煤电，.G,.% PJM；注：时间截至2024年底 PJM；注：时间截至2024年底PJM正在加快发电项目审批，同时提高可靠性电源建设的优先级。PJM从2020年就开始探讨电力互联流程的改革，并在2023年开始过渡到“就绪者优先”的模式，大幅加快了审批进度。PJM20237202412140GW63GW2025-20262025646GW5.61GW4.07GW5.85GW。PJM将通过快速通道审批11.8GW以可靠性电源为主的项目。由于新能源的ELCC系数较低，例如光伏仅为7-8，意味着其对于电力供给的有效贡献极（100W光伏装机仅贡献-8W有效装机源占比如此之大的情况，PJM提出《可靠性资源倡议》，优先审批具备即刻开202511.8GW8.45GW1.39GW2.28GW图19：PJM已签署并网协议的发电项目容量构成 图20：PJM选中进入快速审批通道的发电项目容量构成扩容：2.49GW新建：9.31GW扩容：2.49GW新建：9.31GW~46GW.GW.GW.GW.GW.GW~46GW

单循环燃气轮机，0.37GW.GW

煤电，.GW

联合循环燃气轮机，1.61GW

储能，.GW

..GW.GW

联合循环燃气PJM；注：时间截至2025年6月 PJM；注：时间截至2025年6月结论：PJM数据中心需求激增推动峰值负荷加速增长、对电源稳定性评估更加严格使得有效装机容量减少，这两个因素共同导致PJM电力系统可靠性下降，这一问题在25/26年度暴露，因此其容量电价飙升。面对不可避免的持续增长的数据中心需求，PJM正在通过政策调整来加快以光伏、储能为主的电源端建设，同时提高以气电为主的稳定性电源建设优先级。ERCOT：丰富的天然气资源使其成为近年来新规划数据中心的首要选址。得州天然气资源丰富。得克萨斯州是美国最大天然气生产州之一，全国前10030TXOGA2025年全年天然气可销售产量占全国的9.4。图21：美国和得克萨斯州可销售天然气产量TXOGA；单位：bcf/d天然气是ERCOT最大单一电源装机。202629182.55GW68.44GW37.5%，13.71GWERCOT40.6%。图22：ERCOT电源装机结构 图23：ERCOT不同电源发量结构（2025年）煤电，1371W,

核电，527W,

氢能，058W,

其他，0.67GW,0.4%

核电，41.91TWh,8.5%

其他，5.91TWh,1.2%储能，1687W,92%

天然气，68.44GW,37.5%

煤电，6303W,128%

天然气，20055W,406%光伏，36.44GW,20.0%

光伏，6780W,137%风电，4059W,222%

风电，11492W,233%ERCOT；注：时间截至美国中部时间2026年2月9日 ERCOT近年来新增数据中心的首选区域。GW级数据中心正在兴起，此类数据中心大多采用自建发电设施。GridStrategies16GW2026202730GWWoodMackenzie245GW34%。得州丰富的天然气资源使得自建发电设施的数据中心倾向于在此选址。数据中心自建发电设施最常用的资源是天然气，而美国天然气输送网络已达承载极限，在acificoEnergy公司GWRanch（5GWolsieHorizon（2GW），FOPermian图24：计划于2026年和2027年投运的GW级数据中心分布 图25：美国不同地区现场发电数据中心数量ridSraeies oodMakenzie；注：时间截至2025年10月中旬电价和电网接入速度亦是新建数据中心倾向于建在得州的重要考量因素。EIA9.79/kW4美分/kWh202-5年期间与美国其他州低，这些都抑制了长期平均电价。ERCOT根据EERCOT在互连协议的处理和审批速度上相对快于其他输电区域。在7个SOs/RTOs区域2018-202020229ERCOT24%，处于明显领先地位。ERCOT项目的系统研究复杂性较低，基本不需要涉及跨州电网交互的影响。图26：美国不同地区平均电价 图27：不同时间申请的互连协议已执行情况25201510502023 2024 2025 2026E 2027E中部西南（得州所在地） 中大西洋（纽约所在地） EIA预，光大证券研究所整理；单位：美分kh AEI；注：时间截至2022年数据中心的涌入导致ERCOT2025118ERCOT226GW202463GW1GW。226GW73164GW；其余包括加密货币20GW8GW图28：ERCOT大型负载互申请容量 图29：ERCOT大型负载互申请的项目类别结构ERCOT；注：截至2025年11月8日 ERCOT；注：截至2025年11月8日2023ERCOT必须将这些潜在的巨大需求纳入未来的电力需求预测中，这给电网的可靠性规划带来了较大不确定性和挑战。图30：2022-2030年ERCOT实际和计划的大型负载增长情况ERCOT预测25-30年ERCOT夏季峰值负荷将增长51GW，负荷缺口或将在2028年出现。ERCOT202587GW2030138GW，增幅为51GW，其中数据中心贡献22GW，是主要的增长负荷。随着负荷的增长，ERCOT2028PeakNetLoadHour图31：ERCOT夏季峰值负预测 图32：ERCOT夏季备用裕预测160138GW145GW140129GW122GW120104GW10087GW95GW2.4318.0022.18 24.206.6613.9080160138GW145GW140129GW122GW120104GW10087GW95GW2.4318.0022.18 24.206.6613.90806040200-202025 2026 2027 2028 2029 2030 2031ERCOT预测；单位：GW ERCOT预测ERCOT20252025年底，ERCOT441GW和175GW，合计占比76202428GW202554GW93%。图33：ERCOT计划不同年投运的各类发电项目互联排队容量 图34：2024年和2025年ERCOT各类发电项目互联排队容量+9%