美国“缺电”了吗?

华创证券研究所张瑜、夏雪
美国电力供需分析显示,短期(至2026年)全国整体供电充裕,但中长期(至2030年)数据中心集群的德州和中大西洋地区将面临区域性短缺风险。到2030年数据中心将新增约50GW电力负荷,占全美电力负荷增长近一半,可能导致电网可靠性下降及20%在建项目延期,但目前居民电费负担仍处于可控范围。

1、从美国最基本的电力供需数据来看,短期(到明年)暂看不到电力供需紧张的迹象,甚至供给增速可能是略大于需求的;中长期(到2030年),数据中心的建设主要分布在德州、中大西洋等地,其带来的电力需求增长,可能导致这些地区面临供给短缺,加剧电网可靠性下降风险(发生停电的频率增加,不能满足的客户用电需求规模增加)。

2、从电价维度看,当下无论是CPI中的电力,还是家庭部门用电价,增速均处于历史相对高位,但家庭电力负担(用电力支出成本/个人可支配收入衡量)提升幅度有限,暂时看不到生活成本危机的迹象。

3、预计到2030年,数据中心将给美国额外带来33-68GW(中值50GW左右)电力负荷需求,大概贡献了2024-2030年电力负荷全部增长近一半。同期,中国和欧盟地区数据中心大概贡献电力需求增量的6%-10%。

4、数据中心的快速扩张,除了可能加剧电力供需矛盾外(特别是集群地区),也导致核心组件的供应链承压,这可能导致目前规划建设的数据中心未必都能如期交付(IEA估计有20%可能要延期)。

正文:

美国缺电了吗?

近期,关于美国“缺电”的讨论颇受关注。一类是讨论AI行业发展或受制于电力供应瓶颈。比如微软CEO就在播客节目中指出“人工智能行业的问题并非计算资源过剩,而是缺乏足够电力来支撑所有GPU的运行”;另一类则是聚焦于数据中心“抢电”叙事,称其导致美国居民用电成本飙升,影响美国消费。那么,美国真的“缺电”了吗,当前电力供需情况如何,居民电费负担是否已经显著加剧,AI驱动的数据中心建设将对电力需求造成多大影响?

美国当前电力供需状况如何?

美国终端用电区分三大部门——居民、工业、商业和交通(交通用电量占比较小,并入商业部门处理),按照2024年数据,直接发电、居民用电、工业用电、商业和交通部门用电分别占比3.3%、36.1%、25.2%、35.5%。

1、短期(2026):供或快于求

1)需求侧来看:短期视角下(未来一年),美国终端用电在历经十余年近乎零增长的平稳态势后,重新步入攀升通道,但增长暂时未出现过度扩张迹象。疫情之后,得益于商业部门用电的快速增长,美国终端用电量再度步入上升通道,近6年复合增速或在2%左右,与1990-2005年基本持平。

2)供给侧来看:短期视角下(到2026),供给增速或快于需求,发电设备利用率并不紧张。

当下产能利用情况?2001年以来,美国发电、输电和配电行业产能利用率呈趋势下滑,反映供给相对需求保持充裕状态。

未来1年产能利用情况?根据EIA短期能源展望的预测,我们推算发电设备平均利用天数(=发电量/装机容量/24),以此作为产能利用率的代理指标。我们发现,2025-26年,发电设备平均利用天数或趋于下降(图4),显示未来1年电力供给或相对充裕。

2、中长期(2030):或面临区域性短缺

参考美国能源部《评估美国电网的可靠性与安全性》分析报告,用年平均停电时长(LOLH)和年平均未满足用户电能需求(NUSE)来衡量电网的可靠性(或反映电力供需矛盾),结果显示:

1)当前美国电网,除了ERCOT(对应德州)外,其他均满足可靠性标准。

2)未来到2030年,考虑数据中心带来的新增电力需求,若目前已经宣布停运的发电机组均执行停运计划,则除了不受数据中心建设影响的ISO-NE和NYISO区域外,其他供电区域均达不到电网可靠性阈值;若发电机组均不停运,那么部分区域,如PJM(对应中大西洋地区)、ERCOT(德州)也会面临短缺困难。

3、区域:德州和中大西洋地区供需矛盾或较突出

短期(2026年),德州(ERCOT区域)和中大西洋(PJM区域)用电需求增速居前。根据EIA估计,预计德州2025、2026两年平均增速将达10.7%,中大西洋地区2025-26两年复合增速3.6%,而美国整体两年复合增速仅有2.7%。

中长期(2030年)来看,无论已经计划关停的机组是否执行关停,ERCOT(德州)、PJM(中大西洋地区)面临的供电短缺问题均相对突出,或不及可靠性标准(图7)。

电价飙升了吗?

1、从CPI看:电力涨价偏快,但整体拉动有限

从CPI读数来看,电力权重2.3%,9月电力CPI同比5.1%,拉动9月CPI同比仅0.1个点,影响较小。但从电力和整体CPI同比差值来看,今年3月以来美国电力CPI同比增速比整体偏快,9月二者差值2.1%,处于1953年1月以来82.4%的偏高分位水平,考虑到电力是必需的生活成本支出,其涨价偏快客观确会加剧家庭,特别是低收入家庭的涨价感知和生活成本压力。

2、从电价看:家庭电价增速处于历史高位,但电力成本负担仅略微提升

从电价增速来看,居民部门电价增速处于历史高位,与CPI电价的表现一致(快于整体)。今年前八个月,美国居民部门电价增速3.8%,高于2024年的3%,处于1991年以来79.4%的分位水平,根据EIA预测,今年全年美国家庭电价增速或升至4.7%,2026年家庭电价增速或边际回落至4%。

从电力成本负担角度看用电力成本/个人可支配收入衡量家庭电力负担,今年家庭电力负担略微提升,但幅度不大。今年1-8月,美国售电收入3739亿美元左右,其中向居民部门售电收入1799亿美元左右,占个人可支配收入约为1.2%,比去年1.1%略微提升,与疫情前3年(2017-2019年均值1.2%)基本持平。对于明年,按照EIA预测,明年家庭部门电价增速4%,若明年美国居民个人可支配收入增速能持平于今年的4.6%,则在家庭部门用电量基本稳定的前提下,电力成本占比或趋于回落。

AI到底有多耗电?

1、未来几年,美国数据中心建设预测催生多少电力需求?

参考美国能源部《评估美国电网的可靠性与安全性》,多家机构预测到2030年数据中心产生的电力负荷增量从33GW到68GW不等,美国能源部取值50GW。

50GW是什么概念?1)从增量影响来看,其大概影响美国电力负荷年均增长率的近一半(45%左右)。2)从存量占比来看,大概是当前美国年峰值负荷774GW的6.4%。

2、未来几年,全球数据中心建设基本情况如何?

1)全球范围内数据中心电力消耗将翻倍增长,但是其占整体用电量比例却趋于降低。IEA预计,到2030年AI优化服务器的电力消耗将增长五倍,导致数据中心总用电量在2030年前翻倍(图16左一)。

2)数据中心在地理分布上高度集中,美国、中国和欧洲合计占据全球82%的容量。未来几年,超过85%的新增数据中心容量将集中在这三个区域。

3)数据中心的快速扩张带来了诸多挑战,特别是在集群区域和城市周边,这种挑战不仅体现在电力层面,也包括核心组件的供应链承压,这可能导致规划新建数据中心不能如期交付(IEA估计可能有20%要延期)。

本文来源:一瑜中的

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