美国电力供需在 AI 浪潮下生变。
美国一次能源结构：传统化石能源（尤其是天然气）占据主力地位，核能利用不 温不火。作为传统的能耗大国，二十世纪美国能源消费较为依赖传统化石能源（传 统化石能源占能源消费的比重始终高于 85%），辅以核能利用（核能消费占比 从 1973 年的 1.23%提升至 2000 年的 8.13%）；二十一世纪初美国通过先进技 术成功商业化开发页岩气，2011 年天然气生产首次超过天然气消费（26.30 vs 24.95 千万亿 Btu），随后于 2016 年成为液化天然气（LNG）净出口国，并在 2023 年成为全球第一大 LNG 出口国。在此过程中，美国的核能生产消费则整体 处于不温不火的状态，核能生产占一次能源生产的高峰出现在 2007 年 （12.19%），随后占比持续回落（2023 年为 7.88%）；核能消费在 2001 年突 破 8 千万亿 Btu 后基本保持稳定，占一次能源消费的比重稳定在 8~9%之间。
美国电力生产及电源结构：气电为主辅以新能源，装机规模快速提升，核电发展 近三十年来基本陷入停滞。从电力生产结构来看，二十世纪美国电力供应较为依 赖煤电机组，进入二十一世纪随着页岩气革命带动天然气价格的快速走低，叠加 燃气机组高灵活度的特性，天然气发电量规模快速提升并于 2016 年超越煤电成 为第一（2023 年发电量占比再创新高达到 43.17%），装机规模于 2022 年突破 500GW。与此同时，美国核电发电量占比在 1992 年突破 20%后并未保持持续 上升态势，整体发展在近三十年来基本呈现停滞状态（1991~2024 年仅有 5 台 机组并网商运）。
美国核电发展：在运机组数量及规模近十年来持续下降。作为核能利用的先驱， 美国第一座商用核电站希平港核电站于 1957 年实现并网发电，随后持续保持全 球核电发电量最大的国家（2023 年 7753 亿千瓦时，第二是中国）；但 1979 年 宾夕法尼亚州的三哩岛核电站 2 号机组事故后美国基本没有新开工的核电站项 目（在建项目仍持续建设并投运），在运核电装机规模在 1996 年突破 100GW 后在此上下浮动，在运机组数量在 2013 年起随着部分机组设计运行年限到期退 役后持续下降，2023 年美国共有 93 个在运核电机组，总装机规模 95.75GW。
美国核电呈现长使用寿命、多退役机组、大机组增长乏力的特点。（1）根据 IAEA 和 WNA 数据，截至 2025 年 1 月，美国共有 94 个在运核电机组（2024 年 Vogtle-4 号机组新增投运），其中首次并网时间至今超过（含）40 年的多达 68 个（一般 核电机组不考虑延寿措施的使用寿命为 40~60 年），总容量 66.54GW；（2） 美国已有多达 41 个机组退役（全球第一，退役机组总容量仅次于德国为全球第 二），平均使用寿命为 23 年；（3）全球目前共有 63 个核电机组（66.10GW） 在建，但美国无任何在建机组，考虑到三代大型核电机组一般 5~10 年的建设周 期，2030 年前美国恐无任何可以新增并网商运的大型核电机组（退役或暂时停 运的机组恢复运营除外）。
美国数据中心用电需求未来有望快速提升
根据美国 Berkeley Lab 的研究结果，美国数据中心的用电需求在过去十多年发 生了几个阶段性的变化： （1）2010~2016，美国数据中心用电需求保持温和增长态势。在 2000~2005 年数据中心用电总需求随数据中心规模快速增长后，数据中心空间应用类型的改 变（从内部服务逐步向主机托管/云服务切换）和能耗控制策略的加码（优化冷 却/电源管理、提高服务器利用率、提升计算能力、降低服务器空载功率等）使 得数据中心总用电需求在 2010~2016 年温和上升，2016 年维持在 60TWh 左右。 （2）2017-2018，用电需求出现快速增长苗头。随着服务器整体规模的持续增 长，叠加 AI 用 GPU 加速型服务器在服务器整体规模中占比的快速提升，数据中 心整体用电需求开始呈现明显的上升态势，2018 年达到 76TWh，占全美用电需 求的 1.9%。 （3）2018-2023，用电需求保持高速增长态势。随着 GPU 加速型服务器规模的 加速提升，数据中心整体用电需求维持高增，2018-2023 年均复合增速达 18% （2014~2018 年为 7%），2023 年达到 176TWh，占全美用电需求的 4.4%。
展望 2025~2028 年，美国数据中心总用电量有望从 2023 年的 176TWh 提升至 2028 年的 325~580TWh（占全美用电需求的 6.7~12%），年均增速为 13~27%， 若按照 50%装机利用率测算对应的电力装机规模需求为 74~132GW（能源咨询 机构 E3 的预测为 20~100GW 的额外装机规模需求）。未来数据中心用电量需求 增量的关键核心是 AI 服务器需求的提升： （1）AI 服务器需求总量在未来将显著提升。从服务器数量上看，美国服务器总 量从 2014 年的 1400 万个（全部为传统服务器）提升至 2020 年的 2100 万个（其 中 160 万为 AI 服务器），再到 2028 年有望达到 3700 万个（不考虑 GPU 受限 的情况，若 GPU 数量受限则规模会略微超过 3000 万），其中约 800~1200 万 的新增服务器为 AI 服务器。 （2）AI 服务器年均功耗亦高于传统服务器。从单一服务器年均功耗上看，AI 服务器的年均功耗总体来看远高于传统服务器，其中传统服务器中年均功耗最高 的 8 核心服务器 2028 年的年均功耗有望达到约 1.4kW，而 AI 服务器中的 8GPU 服务器 2028 年的年均功耗将突破 6kW。
（3）超大型（Hyperscale）和托管类（Colocation）数据中心占比的提升将带 来数据中心能源效率（PUE）的提升。行业发展初期（2010 年前）内部用数据 中心是数据中心使用的主力场景，随着 2017 年 AI 服务器规模的快速提升，超 大型和托管类数据中心的占比开始提升（从 2010 年的不到 15%提升至 2020 年 的 40%），预计到 2028 年将占据 85%的市场份额。上述变化也将带来能源使 用效率的提升（即 PUE 数值的下降），美国数据中心年均 PUE 从 2014 年的 1.6 下降至 2023 年的 1.4，叠加低 PUE 液冷 AI 服务器应用规模的持续提升，2028 年行业年均 PUE 有望进一步下降至 1.15~1.35。
制造业回流+政策变化为燃气发电及核电发展带来机遇
制造业回流+电气化趋势给美国电力需求带来新的发展空间。根据 EIA 在 2025 年 2 月《Short-Term Energy Outlook》中的研究结果，2024~2026 年美国电 力需求增速将分别达到 1.8%/2.4%/1.4%，是美国继 2013 年以来首次连续三年 实现电力需求增长；其中居民、商业+运输用电在电动化趋势的带动下仍将保持 增长态势但增速将逐步放缓，而工业用电需求在制造业回流和 AI 应用规模快速 提升 的 刺激 下有 望 呈现 加速 增 长态 势， 24~26 年的 增 加值 将分 别 达到 201/244/328 亿千瓦时，是美国未来电力需求增长的重要催化因素。
美国部分地区的电价亦在电力供需形势变化背景下明显上升。2024 年美国最大 电网运营商 PJM 最新的容量拍卖价格创下历史新高，主要原因是 PJM 经营范围 内的电力容量供需偏紧（供给端：25/26 年交付年度预计有 6600MW 发电机组 已经退役/或有退役计划，新增容量只有 110MW；需求端：25/26 交付年度的峰 值负荷预测同比增加 3243MW），而其背后的核心因素既有 PJM 地区（伊利诺 伊州、弗吉尼亚州、宾夕法尼亚州等）数据中心数量的快速增长，也有当地制造 业回流所带来的电力需求增长。
两党对核电发展的共同支持叠加共和党对新能源政策的不确定使得核电具备更 大发展空间。一方面，核电既可以满足民主党强调的应对气候变化、通过能源转 型实现去碳的要求，也可以成为共和党保障美国电力供应稳定的重要途径，因此 两党均对美国核电发展有着较强的支持力度，美国也先后在两党时任总统的带领 下发布了推动核能发展的有关计划（2020 年 4 月在时任总统特朗普的带领下美 国能源署发布《恢复美国核能竞争优势：确保美国国家安全的战略》；2024 年 7 月时任总统拜登正式签署《先进核能法案》）。 另一方面，在美国第四十七任总统特朗普正式宣誓就任后，其便于就任当天签署 行政令，宣布美国将再次退出《巴黎协定》，且其也多次放出对美国新能源发电 行业发展的“不友好信号”（如宣布废除《通胀削减法案》、宣扬反风电言论并 发布政策终止向大型风电发电场租赁土地等）；在美国电力需求持续增长的背景 下，新能源装机发展面临的不确定性也使得核电、燃气发电等发电形式具备更大 的发展空间。
