结合新质生产力政策支持加码，我们认为数据中心、5G 基站、新能源汽车相关产业、光伏、电子设备制造业等新兴产业将成为未来用电量增长的主力军。
需求叠加政策推进，算力规模快速发展。数据中心是承载算力资源、提供算力服务的重要物理载体。根据算力的应用场景以及运算性能差异，可以分为基础算力、智能算力和超算算力；云计算、边缘计算等为基础算力主要应用场景；智能算力相关应用包括 AI 大模型的训练、推理及应用。根据信通院数据，2023 年全球计算设备算力规模为 1369EFlops（EFlops 指每秒百亿亿次浮点运算次数），我国达450EFlops，全球占比三分之一，增速近 50%。其中算力结构方面，我国智能算力占比由18 年10%增长至23年65%，年均增速达 117%，超过全球增速。算力规模快速增长原因包括国家和地方层面政策持续推动、产业快速数字化转型以及生成式 AI 的迅速发展。随着生成式 AI 技术不断迭代以及AI 大模型应用的推广，算力规模预计未来有相当大增长空间；根据华为 GIV，到 2030 年全球基础（通用）算力规模将增至3.3ZFLOPs，较 2020 年增长 10 倍；AI 计算算力规模将增至 105ZFLOPs，较 2020 年增长500 倍。
算力规模的迅速扩张使得机架规模以及单机柜功率密度快速提升。算力规模增长支撑服务器出货量，尤其推动了 AI 服务器规模的增长，进而提高了对于数据中心机架的需求。根据中投产业研究，2023年我国在用数据中心机架规模约为 842 万架，预计 2024 年在用数据中心机架规模将达到1050 万架，2028年将达到 2000 万架，未来五年复合增长率约为 17.48%；按照该复合增长率推算2030 年数据中心机架规模将达到 2760 万架。为提高运算效率，服务器功率密度不断增加，AI 发展推动了GPU 的需求增长，其功耗密度远高于 CPU；同时需要更高能量密度的备电电池，也需要更高效的散热方式，因此机架功率密度持续提升为未来主要趋势。根据 CDCC 数据，数据中心单机柜平均功率密度在 8kw 以上的比例明显增加。政策端，为保障数据中心利用效率，2021 年以来上海等地在数据中心规划指引相关政策通知中已明确要求新建数据中心平均机柜设计功率不低于 6kw。
目前数据中心实际 PUE 与政策要求仍有差距，未来下降空间有限。双碳背景下对于数据中心能耗水平提出更高要求，工信部在《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023）》中提出到23 年底，新建大型及以上数据中心 PUE（数据中心总能耗/IT 设备能耗）降到 1.3 以下，北上广深一线城市要求更为严格。然而目前数据中心实际 PUE 与政策要求仍有较大差距，我们预计在政策要求下未来PUE 会进一步降低，但下降空间较为有限。 预计到 2030 年我国数据中心用电量将超过 11351 亿千瓦时。根据北极星储能网，2022 年全国数据中心的耗电量已经达到了 2700 亿千瓦时，占全社会用电量约 3%，同比增长 25%。2023 年经我们测算数据中心用电量达到 3240 亿千瓦时，占比约为 3.5%。用电量的主要影响因素是机柜数量、机柜功率、上架率，PUE、以及全年利用小时数。目前我国数据中心上架率仍有待提升，2022 年平均上架率为58%。综合上述分析，数据中心机柜规模、上架率、功率有望持续提升，我们预测到 2028 年我国数据中心用电量将增至8000 亿千瓦时以上，2030 年将增至 11351 亿千瓦时。
我国 5G 基站数量快速上升，截至 2023 年底已达 337.7 万个。5G 基站是支撑经济社会数字化、网络化、智能化转型的关键新型基础设施，我国 5G 基站建设目前正处于深入推进阶段。根据工信部数据，截至2023 年底，全国移动通信基站总数达 1162 万个，其中 5G 基站为 337.7 万个，同比增加46.1%，占移动基站总数的 29.1%。 5G 基站能耗远高于 4G，2025 年平均能耗预计降至 2.5KW。5G 基站有密度大、能耗高的特点；基站组件包括 BBU、AAU、传输设备、电源系统、冷却系统等，其中 BBU、AAU 为主设备，占整体能耗比重约为 40%，且 AAU 随着负荷增加，功率也会大幅增加。中国铁搭 2020 年数据显示，单个5G室外基站主设备平均功耗在 3.8KW 左右，为 4G 基站的 3 倍以上。根据《信息基础设施能耗分析及现状与趋势》，单个 5G 基站主设备能耗到 2025 年平均能耗将降至 2.5KW，但仍远高于 4G 基站。
我们预测 2030 年 5G 基站用电量将达到 4313 亿千瓦时。2022 年来 5G 投资趋缓，但未来几年5G基站数量仍有增长空间，根据前瞻经济学人，2025 年我国 5G 基站数量有望建成500 万座；至2030 年或将达到1000 万座。虽然单个 5G 基站的能耗未来技术改进下会有所降低，但是 5G 基站建设密度大、数量多，且基站的扩容仍将持续，总体能耗不容忽视。综合上述分析测算可得 2023 年 5G 基站整体用电量为1570.3亿千瓦时，占全社会用电量比重为 1.9%；预计 2030 年时 5G 基站整体用电量或将达到4313 亿千瓦时，占全社会用电量比重为 3.1%。
我国新能源车保有量持续上升，充换电用电量快速增长。依托于多项政策支持以及产业链的快速发展，我国新能源车销量持续提升。2023 年我国新登记新能源汽车为 743 万辆，同比+39.0%；保有量达2041万辆，同比+55.8%。我国充换电服务业用电量由 2018 年 30 亿千瓦时增长至2023 年538 亿千瓦时，期间年复合增长率为 78.5%。我们认为充换电量的高速增长背后的主要因素为新能源车保有量的持续提升、集中式充换电站以及个人充电桩数量的快速增加以及电车电池的提质扩容。 预计 2025 年新能源车充换电用电量或将达到 1136 亿千瓦时，2030 年有望增至2700 千瓦时。2023年我国充换电服务业用电量为 538 亿千瓦时，占全社会用电量比重约为 0.6%。参考24 年1-5 月新能源车企销量情况，初步假设 24、25 年我国新能源车新增量同比增长约 35%、30%，则预计24、25 年我国新能源车保有量分别为 3028、4311 万辆。远期来看，中科院院士欧阳明高预测到2030 年我国新能源汽车保有量将突破 1 亿辆。根据过往年份我国充换电服务业用电量以及新能源汽车保有量，可计算出平均每辆车的年度用电量，虽受疫情影响有所波动但整体维持在 2300-2800kwh 的相对稳定区间。23 年每辆车的平均年度用电量为 2636kwh，相当于每百公里耗电量 15kwh 的车一年行驶 1.6 万公里的用电量。综上分析，按照2024 年及以后平均每辆车年度用电量 2700kwh 计算，预测 2024、2025 年我国充换电服务业用电量为818、1164 亿千瓦时，远期至 2030 年或将增长至 2700 亿千瓦时。
光伏生产能耗近年持续下降，目前全流程能耗约为 0.7kWh/W。光伏制造包括晶硅提纯、硅锭硅片、光伏电池、光伏组件四个环节；产业链上游为生产电池的原材料，包括单晶硅和多晶硅的制造以及硅片的生产；中游为电池组件的生产和集成，下游是光伏发电的应用端，包括光伏电站和分布式发电。其中多晶硅提纯需要再高温条件下进行，相关生产工艺复杂，为耗能最高的环节。根据中国光伏协会数据，以60片、270Wp 多晶硅组件为例，生产总耗能为 406.57kWh，单位能耗为 1.5kWh/W，其中由硅砂至组件的能耗占光伏制造全流程比重为 69%；而近年技术进步推动光伏成本快速降低，隆基绿能总裁李振国披露，2023 年从硅砂至组件的能耗已降至 0.4kWh/W；考虑到隆基为头部光伏制造商，节能技术领先于其他企业，则我们估计我国光伏制造全流程能耗平均水平约为 0.7kWh/W。
低碳趋势下全球光伏装机快速上量，我国光伏产能占比领先。根据 BNEF 数据，2023 年全球光伏新增装机达 444GW，同比+76.2%；预计 2025 年全球光伏装机将达到 627GW 左右，2030 年有望达到880GW。我国在光伏产业链具备技术、产能及成本优势，多环节全球产能占比达 80%以上，其中多晶硅产能占全球比重为 94%，硅片占比为 96%，电池片占 90%。我们预计未来较长一段时间内我国占据全球光伏组件产能仍将保持 85%以上。
根据中电联数据，2023 年我国光伏设备及元器件制造用电量为 397 亿千瓦时，占全社会用电量比重约为 0.43%。我们认为光伏行业供需结构将逐步改善，参考 IEA 全球光伏装机量预测以及目前生产能耗水平，按照 1.5 的容配比对应 2025 年组件产量约为 941GW，结合我国全球产业链占比，测算可得预计2025年我国光伏制造产业链用电量约 560 亿千瓦时；2030 年或将达到 785 亿千瓦时。
