【四海读报】20250908：AI数据中心电力需求有多少？

公用事业行业深度研究：AI带动数据中心景气向上，电力需求有多少？

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1. 一段话总结

本报告为天风证券2025年9月发布的公用事业行业深度研究报告，维持行业“强于大市”评级。核心指出数字经济时代算力成为新生产力，中国数据中心历经网络中心、IT中心、云中心阶段，2020年后进入算力中心阶段，2024年市场规模预计达3048亿元（同比+20%+）、标准机架超1000万架（同比+20%+），区域分布呈“东热西冷”特征。借鉴海外经验，2022年ChatGPT推动全球数据中心空置率跌破10%，2025年1月DeepSeek（7天增长1亿用户）带动国内第三方数据中心上架率回升（万国数据Q2达77.5%），预计环京、长三角区域率先实现供需反转。电力需求方面，IEA预测2030年全球数据中心用电量达945TWh（2024年415TWh，CAGR+15%），中国信通院预测2030年国内用电量3000-7000亿千瓦时（占全社会2.3%-5.3%），需求与能源矛盾倒逼算力绿色化变革（设备高效、载体节能、算能清洁、算用协同）。投资建议关注新能源运营商、火电转型企业、核电及液冷设备标的。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、中国数据中心：从“云”到“算力”，规模与能效双升

1. 发展阶段演进

中国数据中心历经四阶段，2020年后智算需求成为核心驱动力，具体阶段特征如下表：

2. 核心规模与区域分布

• 市场规模：2024年中国数据中心行业市场规模预计达3048亿元（同比+20%+），标准机架规模突破1000万架（同比+20%+），自2017年以来持续双位数增长；

• 区域布局：

  • 国家规划：“八大枢纽十大集群”，东部处理高网络需求业务（工业互联网、AI推理），西部处理后台存储；
  • 签约特征：“东热西冷”，华北（京津冀）、华东（长三角）、华南（粤港澳）签约率60%-90%，服务费800-1500元/KW/月，显著高于华西（680-900元/KW/月）；

• 行业应用：2023年互联网行业占比46.3%（含公有云16.2%、视频7.4%、AI3.3%），政务（11.3%）、金融（7.8%）紧随其后。

3. 能效水平提升

• PUE持续优化：2024年中国在用算力中心平均PUE降至1.46（2022年1.52），超大型算力中心PUE1.33，规划在建项目设计PUE约1.29；
• 政策目标：2025年底全国数据中心平均PUE≤1.5，新建大型/超大型PUE≤1.25，国家枢纽节点PUE≤1.2、绿电占比超80%。

二、全球经验与国内机遇：AI驱动数据中心景气向上

1. 海外经验：ChatGPT推动供需两旺

2022年ChatGPT横空出世，大模型参数规模与算力需求正相关（训练算力=6×参数数量×训练集规模），带动全球数据中心需求爆发：

• 空置率：2023年底成熟市场数据中心空置率跌破10%，核心区域低至5%以下（戴德梁行）；
• 租赁价格：北美主要市场250-500KW需求服务费同比+18.6%，达163.44美元/KW/月，新加坡高达315-480美元/KW/月；
• 电力占比：美国Uptime预测2025年AI业务占全球数据中心用电量比重从2%升至10%。

2. 国内机遇：DeepSeek催化需求反转

• DeepSeek带动：2025年1月发布，7天增长1亿用户（超ChatGPT的2个月），推动第三方数据中心上架率回升，万国数据2025Q2上架率77.5%（2022年来新高），斩获152MW AI订单；
• 供需预测：2024年末全国第三方算力中心定制批发市场上架率69%（需求8.5GW、供给12.3GW），灼识咨询预计环京区域2025年、长三角2026年上架率超80%，率先实现供需反转。

三、电力需求：AI的“尽头”是电力，绿色化成必由之路

1. 全球与中国电力需求预测

数据中心电力成本占运营总成本50%-80%，AI驱动下用电量激增，具体预测如下表：

2. 算力绿色化变革：四大维度破解能源矛盾

需求与能源的矛盾倒逼算力全链条绿色化，核心维度如下：

• 算力设备高效化：

  • 核心指征：IT设备能耗、算效（CE）、存效（SE）；
  • 案例：英伟达Blackwell芯片AI算力较Pascal提升1000倍，能耗降350倍；

• 算力载体节能化：

  • 核心指征：PUE（2025年≤1.5）、水资源利用率（WUE）；
  • 现状：2024年超140个数据中心获4A级以上绿色认证，余热回收用于供暖/农业；

• 算能协同清洁化：

  • 核心指征：可再生能源使用率、绿电绿证采购量；
  • 格局：国内数据中心80%绿电通过市场化采购，自发自用占比不足2%，中国移动2024年购绿电超35亿度；

• 算用协同普惠化：

  • 案例：镇海炼化“5G+AI”降VOCs排放37%，海尔冰箱工厂优化工艺降能耗19%。

四、投资建议与风险提示

1. 投资建议

围绕“算力驱动电力需求+绿色化变革”主线，推荐四大方向标的：

2. 风险提示

• AI行业发展低预期：若大模型研发、应用落地进度放缓，将减少算力需求，拖累数据中心电力消耗；
• 数据中心建设低预期：项目审批、资金到位延迟，导致数据中心投产进度慢于预期；
• 政策变动风险：数据中心能效标准、绿电政策调整，影响行业盈利模式与成本结构；
• 宏观经济下行风险：经济增速放缓导致全社会用电量增长乏力，可能出现电力过剩，影响发电企业盈利。

4. 关键问题

问题1：中国数据中心从“云中心”进入“算力中心”阶段，这一转型的核心驱动因素是什么？对行业竞争格局将产生哪些影响？

答案：

1. 核心驱动因素

• 技术变革：生成式AI爆发，大模型参数规模从百亿级升至万亿级（如GPT-3参数1750亿），训练算力需求与参数、训练集规模正相关（训练算力=6×参数×训练集），传统通用算力无法满足智算需求，推动数据中心向“算力中心”转型；
• 需求升级：数字经济下数据成为生产资料，算力成为生产力，2023年全球智能算力规模875EFlops（同比+94%），占总算力63%，中国信通院预测2030年智能算力占比超90%，倒逼数据中心聚焦智算基础设施；
• 政策引导：“东数西算”工程明确算力资源统筹布局，国家枢纽节点要求新建数据中心PUE≤1.2、绿电占比超80%，推动行业从“规模扩张”转向“质效提升”。

2. 对竞争格局的影响

• 市场主体分化：传统IDC服务商（如光环新网）若无法快速布局智算，将面临份额流失；科技巨头（华为、浪潮）、第三方算力服务商（万国数据）凭借AI芯片、液冷技术优势，市场份额提升，2025年万国数据AI订单达152MW；
• 区域格局优化：环京、长三角因靠近AI需求端（互联网企业、科研机构），2025-2026年率先实现供需反转，上架率超80%，成为算力中心核心聚集区；西部枢纽（如和林格尔）承接后台存储，聚焦低成本算力供给；
• 技术壁垒提升：算力中心需具备高功率密度（机柜12-24KW，超传统IDC的2-10KW）、液冷散热、绿电调度能力，技术实力弱的中小企业将被淘汰，行业集中度提升。

问题2：IEA预测2030年全球数据中心用电量达945TWh（CAGR+15%），如此大规模的电力需求将对全球能源系统产生哪些挑战？中国应如何通过“算力绿色化”应对这些挑战？

答案：

1. 对全球能源系统的挑战

• 电力供需失衡：数据中心用电集中在负荷中心（如北美硅谷、中国长三角），高峰时段用电需求可能超出电网承载能力（如Llama3训练需数十兆瓦电力，超部分区域电网极限），导致供电紧张；
• 化石能源依赖：若仍以煤电、气电为主，2030年数据中心碳排放将新增超5亿吨（按煤电排放系数820gCO₂/kWh测算），与“双碳”目标冲突；
• 电网稳定性：数据中心用电波动大（AI训练需连续高负荷，闲时负荷骤降），对电网调频、调峰能力提出更高要求，传统火电调峰成本上升。

2. 中国“算力绿色化”应对路径

• 算力设备高效化：推动芯片架构创新（如寒武纪XPU在高算力场景降能耗20%-30%）、服务器存算一体技术，2024年国内单位算力电力消耗降至5.9kWh/EFLOPs，较2020年下降30%；
• 算力载体节能化：严控PUE（2025年平均≤1.5），推广液冷（如中国移动冷板式液冷标准）、余热回收（秦淮数据将数据中心余热用于城市供暖），2024年超140个数据中心获绿色4A认证；
• 算能协同清洁化：在内蒙古、甘肃等新能源富集区布局算力中心，就近消纳风电、光伏；推广绿电绿证交易，2024年中国移动、腾讯购绿电超48亿度，未来计划将数据中心绿电占比提升至50%+；
• 算用协同普惠化：通过算力调度优化（如苏州工业园“5G+北斗”双碳平台），实现500家企业光伏储能协同，年碳减排12万吨，降低应用侧能耗。

问题3：2025年1月DeepSeek发布后，国内第三方数据中心上架率回升（如万国数据Q2达77.5%），这一趋势能否持续？投资者应重点关注哪些指标判断算力中心的投资价值？

答案：

1. 上架率回升趋势的持续性判断

• 短期（1-2年）：趋势可持续，核心支撑包括：①AI需求爆发，DeepSeek、字节跳动等企业持续采购算力，2025年国内AI相关算力需求预计同比+120%；②供给收缩，2022-2023年数据中心投资放缓（2023年投资340亿元，同比-11%），新增供给减少，环京、长三角2025-2026年上架率超80%；
• 长期（3-5年）：需关注AI需求落地节奏，若大模型应用（如AI客服、自动驾驶）商业化不及预期，可能导致算力需求放缓；若供给端（如西部枢纽新建算力中心）集中释放，可能再次引发供需失衡。

2. 判断算力中心投资价值的核心指标

• 运营指标：

  • 上架率：反映需求热度，第三方算力中心上架率超80%为盈利临界点，2025年环京区域预计达标；
  • PUE：影响成本，PUE每降低0.1，电力成本下降7%-10%，超大型算力中心PUE≤1.33为优秀水平；

• 财务指标：

  • 单位租金：AI算力中心租金（1200-1500元/KW/月）高于传统IDC（800-1000元/KW/月），反映盈利潜力；
  • 绿电占比：影响长期成本，绿电占比超50%可规避电价波动风险，国家枢纽节点要求超80%；

• 行业指标：

  • AI订单占比：算力中心AI订单占比超30%，说明业务结构向高附加值转型（如万国数据AI订单152MW）；
  • 算力密度：机柜功率12-24KW的高密算力中心，单位面积收入是传统IDC的2-3倍，更具投资价值。