2025年燃气轮机行业分析：数据中心扩张东风吹动燃机行业需求上升

1 燃气轮机：“皇冠上的明珠”

1.1 制造业“皇冠上的明珠”

燃气轮机是一种通过燃料与空气混合燃烧来推动叶轮高速运转的动力机械，是继 蒸汽机和内燃机发展之后的新一代动力装置，陆用燃气轮机起源于改型后的航空 涡轮发动机，具有清洁高效、节能减碳、可靠稳定等优势,广泛应用于电力、供暖、 冶金、交通、石化以及军事等领域。燃气轮机材料、加工工艺以及机电一体化等 技术的突破程度，代表着国家、企业工业发展水平的高低。 燃气轮机主要结构有压气机、燃烧室和涡轮机(透平)，辅助设备包括进气排气系 统、控制系统、启动系统和燃料器等。燃气轮机可利用的燃料包括天然气、氢气、 煤气化合成气、汽油、轻质柴油、液化石油气以及生物质合成气等。外部空气被 压气机吸入并被压缩,以高压气体形式进入燃烧室，与从燃料室进口处喷入的燃料 混合发生燃烧放热反应；反应产生的高压高温膨胀气体，经过导流过程，推动透 平叶片带动转子进行机械旋转。燃气轮机工作能量转换形式依次为化学能、热能 以及机械能。

压气机需要外界动力启动，之后会摆脱外界动力。在简单循环中，透平发出的机 械功有 1/2 到 2/3 左右用来带动压气机，其余的 1/3 左右的机械功用来驱动发电 机。在燃气轮机起动的时候，首先需要外界动力，一般是起动机带动压气机，直 到燃气透平发出的机械功大于压气机消耗的机械功时，外界起动机脱扣，燃气轮 机才能自身独立工作。 按照功率大小，燃气轮机分为微型、小型、中型和大型燃气轮机。其中微、小和 中型燃气轮机归属于轻型燃气轮机。大型燃气轮机归属于重型燃气轮机。重型燃 气轮机主要应用场景是以固定发电机组为代表的城市电网;轻型燃气轮机的主要 应用场景为工业发电、船舶动力、油气输送、分布式发电以及军事等领域。

随着燃气轮机中压气机和透平进口温度技术的不断提升,重型燃气轮机技术日益 大功率化，按透平进口温度，可对重型燃气轮机进行分类。

1.2 产业链中游价值量占比最高，2023 年全球燃气轮机市场规模为 101.9 亿美元

燃气轮机上游主要聚焦在原材料研发生产，包括高温合金、特钢、普钢、铝合金、 钛合金、复合材料、热障涂层材料等；燃气轮机中游零部件主要包括叶片、盘、 轴承等。叶片分为压气机叶片、涡轮叶片；下游主要涉及整机制造、维护保养、 维修及升级，整机制造企业对各零部件进行筛选和设计，将零部件整合成高效、 可靠、能够安全运行的燃气轮机。此外，为了确保燃气轮机的稳定性并且延长其 使用寿命，下游环节还包括了定期的维护、修理及可能的升级。

下游应用以发电为主，2023 年全球市场规模为 101.9 亿美元。根据观研报告，目 前发电为燃气轮机主要应用领域，占比达 32%；其次是油气领域，占比为 29%， 舰船等其他领域占比 39%。Grand View Research 预计 2023 年全球燃气轮机市场 规模为101.9亿美元，预计到2030年市场规模将达到139.80亿元，CAGR为4.62%。

分地区来看，亚太地区在 2023 年以 37.21%的最高收入份额引领市场，Grand View Research 预计 2030 年亚太市场规模将达到 51.93 亿美元，7 年 CAGR 为 5.29%。 亚太地区的增长主要由印度尼西亚、中国、泰国、日本和印度等经济体推动。电 力需求受到快速城市化和迅速崛起的中产阶级人口的推动。印度和中国等发展中 经济体的存在，以及低成本原材料和劳动力的可获得性，鼓励跨国企业扩大其在 该地区的业务。 Grand View Research 预计 2030 年北美市场规模为 34.72 亿美元，7 年 CAGR 为 5.33%。北美地区对燃气轮机的需求主要由页岩气储量和开采技术的进步推动，这 些技术持续降低了天然气开采的运营成本。此外，北美地区大规模建设了天然气 发电项目。由于水平井多级分段压裂完井技术和水平井钻井技术的突破，石油和 天然气公司已经能够实现页岩气的商业化开采。

2 海外龙头垄断整机，国内企业积极参与零部件环节

2.1 海外龙头垄断整机市场，国产化替代仍在路上

2023 年三菱重工、西门子能源、GE 三家龙头占据全球约 76.3%的市场份额，按 兆瓦计算，三菱重工订单量为 15431 MW，西门子能源订单量为 10689 MW；通用 电气订单量为 7015 MW，且燃气轮机行业在过去几年里没有新的进入者。在此期 间，整机龙头企业与多个国家的客户和供应商建立了合资企业，这不仅有助于扩 大整机龙头的市场份额、降低成本，还为他们进入新市场提供了机会。

燃气轮机国产化替代仍在路上。与全球市场相比，我国燃气轮机行业起步较晚， 曾长期处于被“卡脖子”的状态，燃气轮机核心技术、装备等严重依赖进口。但 在国家政策大力推动下，燃气轮机国产化进程不断推进。目前，我国已具备微型、 轻型燃气轮机自主化设计与制造能力，国内整机厂商包括上海电气、东方电气、 哈尔滨电气。但在重型燃气轮机领域，与美国、德国等国家相比还有较大差距， 市场竞争格局主要由通用电气、三菱重工、西门子等外资企业占据，国产替代空 间较大。

2.2 零部件环节国内企业参与度不断提高

国内燃气轮机产业链发展迅速。从 2012 年开始，国家有关部门开始讨论航空发动 机和燃气轮机两机科技重大专项；2014 年两会期间，航空发动机和燃气轮机两机 专项列为国家第 20 个重大技术专项；2015 年两会期间，两机专项首次写入政府 工作报告；2016 年，两机专项全面启动实施，燃气轮机产业链逐渐兴起。航空产 业网统计了燃气轮机产业链主要企业自 2012 年后的采购事件的数量变化，由下图 可见，我国燃气轮机产业链相关采购事件数量正在逐年稳定上升，自 2018 年后， 采购订单数量进入快速增长阶段，意味着燃气轮机产业链供应链的快速发展。

截至 2024 年 4 月，据航空产业网统计，中国燃气轮机全产业链企业总数量已超 300 家。其中零部件制造与研发企业数量最多，为 28 家；其次为原材料研发与制 造企业，企业数量为 26 家；整机研发与制造及产业链周边企业数量共同位居第 三，分别有 22 家主要企业。

3 数据中心东风拉动燃气轮机需求上升

3.1 美国数据中心扩张迅速，增加对电力需求

AI 巨头开启数据中心扩张周期。伴随着云计算、人工智能和大数据的广泛应用， 美国当前对超大规模数据中心的需求正在上升。特朗普政府宣布成立“星际之门” 项目，投资 5000 亿美元建设 AI 基础设施。美国数据中心建设成为各大科技企业 争相投资的热点。谷歌在俄勒冈州已经投资了数十亿美元用于数据中心扩建，还 在爱荷华州投资 6 亿美元建设；微软在南弗吉尼亚的 Boydton 数据中心进行了多 次扩建，也正在得克萨斯州圣安东尼奥扩展其数据中心；Meta 则是计划在内布拉 斯加和得克萨斯州扩建其数据中心，也已投入数十亿美元。 普通数据中心容量增加，超大规模数据中心需求上升。以往数据中心的容量通常 为 20 兆瓦，而现在单个站点的容量可高达 1000 兆瓦。超大规模数据中心是比企 业数据中心具有更大云计算能力的大型远程设施。云服务提供商亚马逊网络服务、 微软、谷歌云平台、IBM、阿里巴巴和甲骨文正在全球投资数十亿美元建设数据 中心。ABI Research 预计这将使超大规模数据中心的数量从 2024 年的 567 个增加 到 2030 年的 738 个。

麦肯锡中性假设下，预计未来数据中心容量的需求可能以每年 22%的速度增长。 根据麦肯锡对当前趋势的分析，中兴假设下，2023 年到 2030 年，全球对数据中 心容量的需求可能以每年 22%的速度增长，达到每年 219GW 的需求量。乐观预 计，需求可能以 27%的速度增长，达到 298 GW。这与当前 60 GW 的需求形成鲜 明对比，突显了潜在的供应短缺风险。

数据中心对电力需求攀升，电力将成为数据中心扩张的关键，当前，新数据中心 排队并网等待时间约为 2-3 年，大容量电网扩展需要等待 5-10 年。据国际能源署 （IEA）估算，由于需要大量电力的生成式 AI 越来越普及，2026 年全球数据中心 耗电量最多将达到 2022 年的 2.3 倍。巴克莱的数据显示，2023 年，谷歌和微软的 数据中心能源需求分别增长 20%和 26%。随着运算量的增加，服务器耗电量也在 增加。传统数据中心机架的功率在 10-14 千瓦，而用于 AI 的机架则是 40-60 千瓦。 生成式 AI 回答一次问题所需电力，是谷歌一次搜索所需电力的 10 倍。以 ChatGPT 为例，其一天需要回答 2 亿次提问，消耗约 50 万千瓦时的电力，而一个普通美国 家庭一天所需电力仅为 29 万千瓦时。Gartner 估计，到 2027 年，40%的现有数据 中心的运营将受到电力供应的限制。根据 Lawrence Berkley National Laboratory 测 算，2018-2023 年，美国数据中心能耗从 76 TWh 增长到 176TWh，占美国总电力 消耗比例从 1.9%增长到 4.4%。

3.2 燃气轮机高度适配 AI 数据中心用电要求

数据中心集群现象导致电网不堪重负，燃气轮机或成为备用能源的最佳方案。随 着越来越多的数据中心建成及其所需电力量的增长，电力供应正在成为传统上吸 引数据中心集群的市场的关键问题，例如美国的北弗吉尼亚和圣克拉拉。许多公 用事业公司发现，他们无法足够快地建设输电基础设施，并且担心在某些阶段可 能无法提供足够的电力。这可能会减缓数据中心的扩展；爱尔兰已停止向都柏林 地区的数据中心发放新的电网连接许可。由于在训练 AI 模型时，低延迟和网络冗 余等典型性能因素的重要性较低。因此 AI 公司正在考虑将用于训练 AI 模型的数 据中心往美国更偏远的地区建设，这些地区的电力供应比较充足，但是这些地区 缺乏足够的输电基础设施，随着需求的增长，电力供应仍将成为问题。

燃气轮机的优势主要体现在以下几点：

（1）气电项目建设速度快，完成并网许可仅需 10 月

根据中国核电网的《核电建设周期、成本变化规律分析》，本世纪新开工的二代机 组已经上升到 120 个月；三代核电机组平均建设周期是 78.5 个月。而气电项目的 建设周期相对较短，一般为 1-2 年。从时间上来看符合数据中心的扩张要求。同 时，在美国，气电项目完成并网许可仅需 10 月，这将加快数据中心的建设进度。

（2）燃气轮机相比柴油发电机易于部署、节能环保、维护方便

燃气轮机的体积小、重量轻，更易于安装及容量提升，其功率重量比、功率体积 比及功率占地面积比均优于柴油机；燃气轮机的噪声低，因为燃气轮机对燃料的 应用是完全燃烧，排放的废气少；设备生命周期长，燃气轮机发电机组额定使用 寿命超过 100000 小时，日历寿命 20 年，高于往复式备用发电机组，避免了发电 机组中途使用寿命到期带来的二次投资；燃气轮机起动维护工作量小、运行成本 低。相同负荷时配完成后几乎没有维护工作，年保养运行时间比往复式柴油发电 机组减少 3/4 以上。

（3）气电成本相对较低

平准化度电成本（Levelized Cost of Energy），就是对项目生命周期内的成本和发 电量进行平准化后计算得到的发电成本，即生命周期内的成本现值/生命周期内发 电量现值。常被用于比较和评估不同发电方式之间的综合经济效益。根据 IEA， 2020 年美国气电项目 LCOE 平均为 58 美元/兆瓦时，在各类发电方式中处于较低 水平。

3.3 受益于电力需求，燃机行业潜力复苏

海外燃机巨头订单爆发，营收开始修复。以 GE Vernova 为例，公司的燃气轮机业 务位于电力板块下，电力板块营收占比最高，营收逐渐修复。2024 年公司订单量 明显上升，燃气轮机的交付量达到了 112 台，按功率计算达到了 20.2GW；同时电 力板块在手订单达到了 217.58 亿美元，同比增长 25%。

受益于数据中心扩张需求，GE Vernova 新签订单持续增长且增量明显。2024 年 四季度其燃气轮机设备接单再创新高。其中 2024 年全年收获燃气轮机订单台数为 112 台，合计功率为 20.2GW，同比 2023 年的 9.5GW 增长 112.6%；公司 2024 年 电力业务的积压订单达到了 733.51 亿美元，预计 2025 年燃气轮机设备积压订单 将大幅增加。

目前公司燃气轮机交付仍以 2024 年之前的订单为主，公司计划扩张产能。随着 2026 年下半年新产线的投产，公司燃机交付将有大幅增长，由目前的 11.9GW 增 长到 20GW。同时未来除了新设备订单成长，到 2030 年全球燃机效率升级改造需 求也将大幅增长，带来燃烧器、透平叶片的需求大幅释放。

3.4 预计 2028 年数据中心催化的装机需求占行业需求的 14%

Lawrence Berkley National Laboratory 预计 2028 年美国数据中心的总电力需求 为 74GW-132GW。根据 Lawrence Berkley National Laboratory 的数据，2023 年美 国数据中心用电量为 176TWh，占据美国全国用电量的 4.4%，在悲观、乐观假设 下，预计 2028 年美国数据中心的耗电量将分别达到 325TWh、580TWh。假设平均容量利用率为 50%，这个年度能源使用范围将转化为数据中心的总电力需求在 74GW-132GW 之间。

我们谨慎预计 2024-2028 年美国数据中心所需燃机装机量将从 4GW 提升至 10GW。根据 Lawrence Berkley National Laboratory 假设，取乐观假设与悲观假设 的中间值 452TWh。我们预计 2024-2028 燃机发电占比从 57%提升至 65%，容量 因子保持 57%不变。则 2024-2028 年美国数据中心所需燃机装机量将从 4GW 提 升至 10GW，占全球燃机销量比例从 8%增加至 14%。

4 国内燃机零部件厂商打开行业成长空间

4.1 应流股份：国内涡轮叶片供应商龙头

安徽应流集团自 1990 年进入铸造行业以来，拥有完整的高端零部件生产体系，客 户资源优质。产品主要服务于航空航天、燃气轮机、核能核电、海洋工程、油气 化工、工矿设备和流体机械等高端装备领域。2023 年度，公司燃气轮机业务多款 型号取得重点突破，新接订单金额超 6 亿元，通过承担燃机叶片国产化任务，公 司供应国内行业龙头客户包括中国重燃、上海电气、东方电气、航发燃机、龙江 广瀚、哈尔滨汽轮机等企业，和境外龙头多年合作，也已实现对西门子、贝克休 斯、安萨尔多等燃机巨头的稳定批产交付。 专注于各类燃气轮机透平动叶和静叶研制生产，具备高难度产品开发和批量化制 造能力，重型燃气轮机高温合金定向晶透平叶片关键技术取得突破。广泛应用于 国内外燃气轮机行业龙头的领先产品。

公司营业收入稳定增长，归母净利润降幅收窄。2019-2023 年公司营收从 18.6 亿 元提升 24.1 亿元。2024 年前三季度公司实现营收 19.1 亿元，同比增长 5.72%。 2023 年公司实现归母净利润 3.03 亿元，同比下滑 24.5%，2024 年前三季度，归 母净利润为 2.27 亿元，同比下降 6.90%。

截至 2024 第三季度，公司燃机订单在手约 8 亿元。公司燃机业务位于航空航天新 材料及零部件板块下，占公司业务比重不断增大，2023 年航空航天新材料及零部 件板块营收为 7.88 亿元，同比增长 25.8%。2024 年第三季度，公司合同负债达 1.71 亿元，同比增长 203.59%，合同负债同比高增表明公司在手订单饱满。截至 2024 年 9 月 30 日，公司在手的燃气轮机订单约 8 亿元，其中仅 8-9 月新签订单 就达到 4 亿元，公司作为燃机核心热端叶片供应商，受益下游高景气需求。

4.2 联德股份：关键温控设备和发电设备铸件供应商

数据中心的建设推动了温控设备和发电设备的需求增长，联德股份有望从中获益。 联德精密机械股份有限公司的主营业务是从事高精度机械零部件以及精密型腔模 产品的研发、设计、生产和销售,提供从铸造到精加工的一站式服务，公司的主要 产品包括压缩机、工程机械、能源设备以及食品机械整机制造的精密零部件。数据中心的建设推动了温控设备和发电设备的需求增长，联德股份作为关键铸件供 应商有望从中获益。 营收稳定增长。2023 年公司实现营收 12.11 亿元，2019-2023 年 CAGR 为 15.44%， 2024 年前三季度实现营收 8.51 亿元，同比-8.29%。2023 年公司归母净利润 2.51 亿元，2019-2023 年 CAGR 为 10.39%。

压缩机和工程机械部件为两大主要业务，贡献主要营收增长。2019-2023 年，公司 压缩机部件营收占比均在 60%以上，工程机械部件营收占比稳步上升。

4.3 豪迈科技：提供燃气轮零部件铸造，客户包括国内外整机龙头

公司燃机业务主要为燃机业务零部件铸造与精加工，与燃机龙头均有合作。公司 主营业务涉及轮胎模具、大型机械零部件产品的铸造及精加工、数控机床。豪迈 构建了优良的制造体系，主要为下游成套设备制造商提供配套，公司燃机业务以燃气轮机零部件的铸造及精加工为主，与 GE Vernova、西门子能源、三菱重工以 及上海电气均有合作。

公司营收稳步增长，业绩表现良好。2019-2023 年营业收入由 43.87 亿元增长至 71.66 亿元，CAGR 为 14.83%；归母净利润由 8.63 亿元增长为 16.12 亿元，CAGR 为 11.62%。2024 年前三季度实现营收 63.65 亿元，同比增长 20.05%，归母净利润 14.17 亿元，同比增长 21.23%。

公司燃机业务位于大型零部件业务板块下，大型零部件业务逐渐放量，贡献营收 新增量。2019 年以来，公司大型零部件机械产品板块营收持续增长，2023 年该板 块实现营收 27.70 亿元，是仅次于模具业务的第二大业务板块，2024 年上半年该 板块贡献了 14.65 亿元的营收。

编辑：火腿肠