电力设备及新能源行业深度研究报告:燃气发电设备,AIDC打开增量空间,中小燃与燃气发动机景气共振(附下载)

全球燃气发电设备需求中枢上移

全球燃气发电设备需求进入新一轮高景气周期。2025年全球发电用燃机订单达到约96GW，较2024年的57.4GW明显增长。从区域分布看，2025年上半年北美燃机订单达到18.6GW，已超过2024全年的14.9GW；同期中东及北非订单达到12GW，相当于2024全年16GW的75%，全球主要燃机市场均处于较高景气水平。预计中性情景下，全球燃机需求由2026年的81.4GW增至2030年的99.0GW，复合年增长率约5%。保守情景下对应需求由65.9GW增至74.2GW，乐观情景下则由95.6GW增至125.4GW，市场容量较上一轮周期明显扩张。

传统电力需求持续提供基本盘。煤电及燃油机组替代、新能源消纳和新兴市场电力需求增长支撑传统燃机需求。以美国市场为例，过去三十余年经历了由新增装机驱动向存量机组提效的阶段切换。2020年以来，美国电力需求重新加速，气电增长环境由存量提效进一步转向总量需求扩张。2015至2019年美国终端售电量年均增速仅约0.3%，2020至2025年提升至约1.8%，预计2025至2027年终端售电量复合年增长率进一步升至约2.4%。用电增量结构亦明显向商业部门切换，商业部门对新增用电的贡献由2020至2022年的约26%升至2023至2025年的约78%。

AIDC构成本轮重要新增变量

数据中心用电占比快速提升，AIDC成为本轮美国新增电力需求的重要边际来源。2023年美国数据中心用电量占全国用电量的比重已由2018年的1.9%提升至4.4%。2025年美国数据中心IT设备装机容量约49.5GW，保守情景下预计2030年提升至163.5GW，累计新增约114GW；乐观情景下提升至215.1GW，累计新增约165.6GW。进一步考虑PUE及供电系统冗余配置后，2030年累计新增设备容量需求在保守和乐观情景下分别约195GW和300GW。

AIDC快速扩张与传统供电建设周期之间的错配，使部分新增负荷需要通过表后电源提前满足。大型数据中心通常采用分期建设、分批投运模式，而公用电网扩容、输变电设施建设及大型集中式电源项目建设周期相对更长。在主网供电无法按期到位的情况下，表后电源成为保障数据中心按期投运的重要补充。Enverus预计2026至2030年美国本土将新增约62GW数据中心容量，其中约22.5GW数据中心负荷将采用表后发电，相当于同期新增数据中心容量的约36%，为满足上述表后负荷，预计需要建设约31.6GW发电容量。

需求增长呈现明显的结构分化特征。重燃仍是全球燃机需求的最大组成部分，中性情景下预计重燃需求由2026年的59.0GW增至2030年的71.8GW。中小燃受益于AIDC等新增应用稳步增长，需求由22.4GW增至27.2GW。燃气发动机则是本轮需求中增长弹性最大的技术路线，中性情景下需求由15.0GW增至28.2GW，复合年增长率约17.1%。调峰和平衡市场由约4GW快速增长至19GW，成为市场扩容的主要来源。

核心OEM进入扩产周期与技术路线供给差异

全球燃机进入新一轮扩产周期，预计中性情景下供给由2026年的66GW增至2030年的98.5GW，复合年增长率约10.5%。本轮新增供给主要由GE Vernova、Siemens Energy和Mitsubishi Power等头部OEM扩产推动。GE Vernova计划将燃机年化产出由2026年的20GW逐步提升至2030年的30GW，扩产以现有制造体系去瓶颈为主。Siemens Energy中型燃机较早释放增量，大型燃机产能自FY2027起明显提升，Gas Services对应产能由FY2024约17GW提升至FY2028至2030年均30GW以上。

不同技术路线供给释放节奏存在明显差异。重燃制造链条较长、关键部件加工和总装测试复杂度更高，新增供给释放相对较缓，中性情景下全球重燃供给由2026年的52.5GW增至2030年的76GW，复合年增长率约9.7%。中小燃制造及扩产灵活性相对更高，预计供给增速快于重燃，中性情景下由13.5GW增至22.5GW，复合年增长率约13.6%。燃气发动机生产体系更为分散、扩产弹性高于大型燃机，中性情景下全球供给由15.0GW增至27.4GW。INNIO未来计划将产能由2025年的3.5GW提升至约10GW，Wärtsilä累计规划扩张65%，Bergen Engines计划自2028年起形成每年超过2GW的生产能力。

短期供需缺口突出与结构性约束

全球燃机短期供需矛盾较为突出。中性情景下，2026至2030年全球燃机名义供需缺口分别为15.4GW、12.7GW、5.0GW、2.7GW、0.5GW，供需矛盾主要集中于2026至2027年，2028至2030年缺口明显收窄，2030年前后名义供需趋于平衡。

结构上看，重燃新增产能逐步释放，中长期供需压力明显缓解，中性情景下重燃供需缺口由2026年的6.5GW降至2028年的-0.8GW，此后供给逐步形成一定冗余。中小燃尽管扩产速度较快，但受初始缺口较大影响，名义供需缺口由2026年的8.9GW逐步收窄至2030年的4.7GW，到2030年仍未完全弥合，保守情景下仍存在约1.6GW名义缺口。燃气发动机则呈现需求高增与供给同步扩张的特征，基准情景下名义供需整体维持动态平衡，景气更多来自需求扩容与产能同步释放。

行业景气向收入和盈利端传导

AIDC正在同时改变燃气发电设备的客户结构和采购方式。终端客户由传统的公用事业、独立发电商向数据中心开发商、云服务商及第三方电力运营商延伸。中小型燃机及燃气发动机已进入大型数据中心主供电场景，航改燃机、工业燃机及燃气发动机出现数百MW乃至GW级批量采购。第三方电力运营商进一步改变了订单兑现方式，将原本分散、后置的数据中心需求提前聚合为OEM批量订单，加快设备排产锁定。

三大主机厂年度订单规模较本轮周期初期接近翻倍，FY2025订单收入比升至1.7至1.9倍。GE Vernova年度订单由FY2021的164.1亿美元提升至FY2025的328.4亿美元，三菱重工Energy Systems由131.5亿美元提升至263.1亿美元，Siemens Energy相关业务由124.2亿美元提升至259.5亿美元。中小燃及燃气发动机相关业务收入同步进入较快增长阶段，贝克休斯Gas Technology Equipment业务收入复合年增长率约21.0%，卡特彼勒Power Generation业务销售额复合年增长率约24.4%。

新签订单的隐含单位价值中枢明显提升。GE Vernova新签订单隐含单位价值由2024年四季度的约3.31元/W提高至2026年二季度的约7.27元/W，累计提升约120%。新签订单单位价值持续高于存量Backlog，高价值新单正持续进入存量订单池，并有望随后续交付逐步向收入端兑现。随着高质量订单逐步进入生产和交付阶段，三大主机厂相关业务利润率自2022至2023年开始持续修复，目前均已达到17%至19%的较高水平。中小燃及燃气发动机相关厂商盈利能力亦同步改善，2026年二季度贝克休斯IET、卡特彼勒Power & Energy及康明斯Power Systems利润率分别达到20.6%、24.6%和24.5%。

一、燃气发电设备解析：重燃效率占优，中小燃及燃气发动机兼具部署灵活性

燃气发电设备主要包括燃气轮机、燃气往复式内燃机等。其中燃气轮机按照设备结构和应用场景又可进一步分为重型燃机、航改型燃机和工业燃机。不同技术路线在单机功率、效率、建设周期、启停速度和设备成本等方面差异明显。传统大型公用事业电站更重视规模和燃料效率，而数据中心现场发电对建设周期、模块化部署和冗余配置提出更高要求，在当前设备供应偏紧的背景下，中小型燃机和燃气发动机的适用范围也随之扩大。将数据中心表后燃气发电方案进行横向比较：从单机规模看，大型H级联合循环燃机单套容量可达到 600—1000MW，而工业燃机、航改型燃机和燃气发动机一般集中于 3— 60MW；从交付周期看，大型联合循环燃机约需36—60个月，中小型燃机和燃气发动机约为12—36个月。大型联合循环效率最高，而中小型设备在部署周期、模块化扩容和冗余配置方面更具灵活性。

（一）重型燃机：规模与效率占优，联合循环进一步提升发电效率

燃气轮机的基本原理较为一致。主要采用布雷顿循环（Brayton Cycle），即空气经压气机压缩后进入燃烧室，与天然气混合燃烧形成高温高压气体，再推动涡轮旋转并带动发电机发电。不同燃机的主要区别来自设备设计、燃烧温度、单机功率等。一般而言，更高的燃烧温度有利于提升效率和功率密度，但同时对热端材料、设备制造和维护提出更高要求。重型燃机单机规模大且效率高，是大型集中式燃气电站的核心设备。 H级等先进重型燃机单机功率可达到数百 MW，在增加余热锅炉和蒸汽轮机后可形成联合循环燃气轮机（CCGT），利用燃气轮机排出的高温废气再次产生蒸汽发电，从而进一步提升整体效率。当前主要产品包括GE Vernova HA系列、Siemens Energy H/HL系列、三菱重工J系列以及Doosan DGT6等。大型联合循环适用于大型长期基荷电站，但设备交付、工程施工和调试周期相对较长。航改燃机和工业燃机同样可以配置小型联合循环以提高输出功率和燃料效率，但系统复杂度和启动时间也会相应增加。

（二）航改型及工业燃机：单机功率适中，兼顾模块化和部署速度

航改型燃机由航空发动机技术衍生而来。其核心结构与航空涡轮发动机接近，在航空发动机基础上连接发电机及固定式进排气、燃料系统后用于发电。由于航空发动机强调在有限空间和重量下输出较高功率，航改型燃机具有功率密度高、占地较小和启停较快等特点。SemiAnalysis 统计，典型简单循环航改型燃机单机约 30—60MW，可在数分钟至十分钟左右完成快速启动。主要厂商包括GE Vernova、Mitsubishi Power和Siemens Energy，其中GE Vernova 的LM2500、LM6000是代表性产品。工业燃机从设计之初即面向固定式工业和发电场景。与航改燃机相比，其运行温度通常更低、结构相对简单，维护成本较低，但效率和启动速度相对弱一些。简单循环工业燃机单机通常约5—50MW，代表产品包括Siemens Energy SGT系列和Caterpillar旗下Solar Turbines 的 Titan 系列，并可根据需要配置余热利用系统形成联合循环。

（三）燃气发动机：单机容量较小，快速启动和供应链弹性突出

燃气发动机单机容量通常较小，但启动速度快、模块化程度高且供应链扩张弹性较强，更适合快速部署和分期扩容场景。其运行原理更接近大型汽车或船舶发动机，通过气缸内天然气燃烧推动活塞往复运动，再带动曲轴和发电机发电。按照转速不同，燃气发动机主要可分为高速机和中速机：中速机单机容量通常约7—20MW，主要厂商包括Wärtsilä、 Bergen Engines 和 Everllence；高速机通常约 3—5MW，主要厂商包括INNIO Jenbacher、 Caterpillar、Cummins 及 Rolls-Royce 旗下 mtu 等。燃气发动机运行温度相对较低，对单晶高温合金、高温陶瓷等关键热端材料依赖较少；多台机组并联后可根据负荷变化灵活启停，在部分负荷下仍能够保持较好的运行效率，高速机还可采用集装箱化或移动式部署。

单机容量较小是燃气发动机在大型项目中的主要限制。以5MW单机建设2GW项目，理论上需要约400 台发动机，机组数量增加将同步提高占地、备件及运维难度。因此，燃气发动机在强调快速部署和分期扩容的现场发电场景中更具优势，对大型集中式电站而言重型燃机则更为适配。

（四）AIDC提升功率交付时间权重，中小型燃机及燃气发动机适用场景扩大

AIDC 建设节奏加快，电源选择对交付速度和模块化能力的权重提升，中小型燃机及燃气发动机适用场景随之扩大。传统公用事业燃气电站通常以长期发电经济性为主要目标，大型联合循环凭借更高效率和规模效应占据重要地位；但数据中心负荷具有建设节奏快、单体规模大和分期投运等特征，功率交付时间成为新增约束。航改型、工业燃机与燃气发动机在运行性能上各有侧重，对应不同的现场电源需求。三类设备在效率、启停速度和部署方式上的差异，使其在AIDC 现场电源中形成不同的适用场景。航改型燃机兼具较高功率密度和快速启停能力，代表产品通常可在5—10min左右完成快速启动，在较高单机功率与快速响应之间兼具优势；工业燃机结构相对简单、适合固定式长期运行，更适合固定式发电及多机组模块化部署；燃气发动机则具备更高的模块化程度，其中部分中速机电效率接近50%，并可在数分钟内达到满负荷，更适合快速上线和分阶段扩容。

从功率范围来看，中小型燃机单机功率处于燃气发动机与大型重燃之间，在单机规模和模块化能力之间形成较好平衡。代表性燃气发动机主要集中于约1—20MW，在分期扩容和多机冗余方面更加灵活，但在数百MW乃至GW级项目中所需机组数量较多；航改型及工业燃机代表产品则主要集中于约12—60MW，以更少机组即可覆盖较大规模负荷，同时仍可通过多机并联实现分期投运，对于单体规模较大、同时强调快速交付和冗余配置的AIDC项目，中小型燃机的功率区间具有适配性。

二、市场需求：全球燃机需求中枢上移，中小燃及燃气发动机贡献增量弹性

（一）全球燃机需求中枢上移，预计2030年可达约100GW

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