全球AI产业的爆发式增长,正引发一场隐性的能源争夺战。作为全球AI算力核心枢纽,北美地区正面临严峻的电力供需失衡困境,而AI数据中心(AIDC)的持续扩张,进一步加剧了电力缺口,形成“需求激增—缺口扩大”的循环。
这一矛盾背后,AIDC配储需求的强势崛起、变压器的供不应求、供电架构的技术革新,三大赛道或正迎来业务发展窗口期。
一、北美电力缺口持续扩大,AIDC成主要增量消耗
北美地区的电力供需矛盾并非短期现象,而是长期产业升级与能源基建滞后叠加的结果,而AIDC的爆发式增长,或正成为加剧这一矛盾的关键变量。
财富在线指出,从整体电力供给来看,北美电网基础设施老化问题突出,新增装机容量增速远不及需求增长速度,电力缺口呈逐年扩大态势。据美国能源信息署(EIA)数据显示,2025年北美地区夏季用电高峰时段电力缺口已达18GW,预计2028年将扩大至35GW,缺口占比从当前的3.2%提升至5.8%。
AIDC的能源消耗强度,使其成为电力需求增长的核心驱动力之一。与传统数据中心相比,AIDC因搭载大量AI服务器,需为大模型训练、推理提供持续稳定的算力支撑,单位能耗显著更高。美国能源部(DOE)发布的《数据中心能源消耗趋势报告》显示,2023年北美AIDC电力消耗量已达176TWh,占美国总电力需求的4.4%;预计到2028年,这一数值将飙升至325-580TWh,占美国总电力需求的比例提升至6.7%-12%,五年间增长近2倍。
其中,AI服务器的电力需求增长最为迅猛。美国能源部预测,2023年北美AI服务器电力需求约为40TWh,到2028年将增至165TWh-325TWh,增长幅度达4-8倍,成为AIDC电力消耗的绝对主力。值得注意的是,当前北美头部云厂商仍在加速AIDC布局,截至2025年三季度,美国AIDC项目规划装机容量已增长45GW,未来三年将逐步落地,这或意味着电力需求仍将持续攀升,进一步加剧供需矛盾。
电力缺口的扩大,倒逼北美市场寻求多元化的解决方案:一方面通过升级电网、新增新能源装机缓解供给端压力;另一方面则要求AIDC自身提升能源利用效率、配套储能设施,从需求端优化电力消耗结构。这一行业诉求,或直接催生了AIDC配储、高效电气设备等领域的刚性需求。
二、AIDC配储需求强势爆发,市场空间确定性增长
在传统电力补能方式受限的背景下,AIDC配套储能系统(配储)因具备经济性强、交付周期短、灵活调节等优势,成为解决电力缺口的核心路径,市场需求进入爆发期。传统电网扩容、新增发电装机等方式存在建设周期长(通常3-5年)、投资规模大、审批流程复杂等问题,无法匹配AIDC快速落地的需求;而配储系统可实现短期内交付,同时能平抑AIDC的负荷波动,降低对电网的冲击,还可通过峰谷电价套利提升经济性,成为AIDC建设的必备配置。
财富在线分析,从市场空间测算来看,北美AIDC配储需求呈现明确的增长路径。中国银河证券测算假设美国AIDC功耗从2025年的10GW提升至2028年的22GW,参考行业普遍的配储标准(20%容量、4h放电时长),则北美AIDC配储需求将从2025年的9.6GWh提升至2028年的21GWh,三年间增长1.2倍,年均复合增长率达28%。
更值得观察的是,未来配储比例与配储时长存在进一步提升的可能,将打开更大的市场弹性空间。随着北美电力缺口的持续扩大,部分地区已出台政策要求新建AIDC配储比例不低于30%,放电时长提升至6h;叠加AIDC单机能耗持续提升,配储需求的实际增长或超预期。若按30%配储比例、6h放电时长测算,2028年北美AIDC配储需求将达到39.6GWh,较基准情景增长88.6%。
从技术路径来看,AIDC配储以锂电池储能为主,液流电池等长时储能技术逐步试点应用。锂电池因能量密度高、响应速度快、循环寿命长等优势,成为当前AIDC配储的主流选择;而液流电池凭借长时放电、安全性高的特点,适合大型AIDC基地的长周期调峰需求。随着技术迭代与成本下降,长时储能在AIDC领域的应用比例有望逐步提升,或为相关企业业务发展带来增量机会。
三、变压器供不应求,中国出口迎来量价齐升
AIDC的快速扩张不仅催生了配储需求,也带动了上游电气设备的需求爆发,其中变压器因供给缺口大、进口依赖度高,成为最直接受益的细分领域之一。变压器是AIDC电力传输与转换的核心设备,其需求与AIDC装机功率直接挂钩,随着全球AIDC装机规模的爆发式增长,变压器市场或将进入高景气周期。
从全球市场空间来看,AIDC带动的变压器需求增长态势较好。据中国银河证券行业测算,2024年全球AIDC装机功率约为15GW,2027年将飙升至66GW,三年间增长3.4倍,年均复合增长率达64%;假设变压器单价为4亿元/GW,则2024年、2027年全球AIDC领域变压器市场空间分别为60亿元、264亿元,呈现指数级增长态势。
北美市场的供需缺口,为中国变压器企业提供了广阔的出口机遇。伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)发布的《北美变压器市场供需报告》显示,当前北美地区电力变压器和配电变压器的供应缺口已分别达到30%和6%,本土产能无法满足需求,进口产品成为重要补充,预计进口产品占美国电力变压器供应量的80%、配电变压器供应量的50%。
中国变压器企业凭借产能优势与技术竞争力,正持续抢占北美市场份额,出口呈现“量价齐升”的良好态势。据中国海关总署数据显示,2025年1-11月中国变压器合计出口额达579亿元,同比增长36%,增速较上年同期提升12个百分点。价格方面,随着高端产品出口占比提升,中国变压器出口均价持续上涨,据电能革新数据显示,中国变压器出口均价已从2020年的1.2万美元/台升至2025年的2.08万美元/台,涨幅达73%,其中高端特种变压器价格较普通型号翻倍。业内预计,随着北美AIDC建设的持续推进,中国变压器出口的高景气度有望延续。
四、供电架构迭代升级,800V HVDC与SST加速渗透
面对持续增长的电力消耗与严苛的节能要求,AIDC供电系统架构或正迎来新一轮技术革新,从传统的UPS逐步向HVDC、巴拿马电源、固态变压器(SST)演进,其中800V HVDC与SST凭借高效节能的优势,成为未来主流发展方向,技术渗透率将加速提升。
中国电子技术标准化研究院相关数据显示,从技术演进路径来看,AIDC供电架构的优化核心是“提升效率、降低能耗、节省空间”。传统UPS供电系统虽具备稳定性高、兼容性强的优势,但存在效率低(约92%-94%)、占地面积大、维护成本高的弊端,已无法满足AIDC高功率密度、低能耗的需求;HVDC供电系统效率提升至96%-98%,占地面积减少30%以上,成为当前中大型AIDC的主流选择,但存在兼容性有限、技术难度高的问题;巴拿马电源及SST则实现了变压器与HVDC的柔性集成,效率进一步提升至99%以上,同时具备模块化、智能化的特点,是未来供电架构的终极方向。
英伟达的技术引领,加速了800V HVDC与SST的产业化进程。2025年10月,英伟达发布《800V HVDC数据中心供电架构白皮书》,明确提出随着AI服务器单机能耗与电压提升,800VDC架构将成为主流解决方案,而中压整流器/SST是实现这一架构的核心设备。同时,英伟达已联合Vertiv、Delta、Eaton等全球知名供电设备厂商,计划在2026年陆续发布并通过验证800V参考设计,这将大幅降低行业应用门槛,推动技术快速渗透。
从市场前景来看,800V HVDC与SST的市场空间将随AIDC装机规模的增长同步扩大。据IDC预测,2025-2028年全球AIDC装机功率年均复合增长率达64%,假设800V HVDC与SST的渗透率从2025年的15%提升至2028年的50%,则对应的市场规模将从2025年的28亿元增长至2028年的264亿元,年均复合增长率达152%,呈现爆发式增长态势。国内企业在HVDC、变压器等领域具备深厚的技术积累,有望在这一轮技术革新中抢占先机。
北美电力缺口与AIDC需求增长的矛盾,本质上是全球能源革命与AI技术融合过程中出现的阶段性现象,这一现象背后,是新能源、高端制造、数字经济等产业协同发展的趋势。AIDC配储、变压器、供电架构三大赛道的崛起,不仅是解决当前电力供需矛盾的现实路径,或更是推动能源利用效率提升、产业结构优化的重要支撑。
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