公用事業(yè)行業(yè)市場前景及投資研究報告：AI發(fā)展電力關(guān)鍵變量

證券研究報告（優(yōu)于大市，維持）《

AI

快速發(fā)展，電力或成關(guān)鍵變量》2024年3月30日目錄1、需求：全球電力增速修復(fù)，國內(nèi)各行業(yè)用電增速分化2、供給：能源轉(zhuǎn)型加速，中國可再生能源高歌猛進(jìn)3、變量：AI或使電力消費(fèi)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變4、風(fēng)險提示1.1

未來三年全球電力需求將繼續(xù)修復(fù)2023年全球電力需求增速為2.2%（2022年為2.4%），增速下滑仍系能源危機(jī)影響下的經(jīng)濟(jì)下行壓力。根據(jù)IEA發(fā)布的《電力2024》報告，預(yù)計2024-2026年全球電力需求年均增速為3.4%，新興經(jīng)濟(jì)體、工業(yè)預(yù)期復(fù)蘇、住宅交通部門電氣化將驅(qū)動電力需求增長。2023年中國電力需求增速為6.4%（2022年為3.7%）。雖然玻璃、水泥等與地產(chǎn)相關(guān)的行業(yè)在2023年增速放緩，但服務(wù)業(yè)和各種工業(yè)部門用電量（光伏組件制造、電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈等）增長強(qiáng)勁。IEA預(yù)計2024年、2025年、2026年中國電力需求增速分別為5.1%、4.9%、4.7%。圖：2022-2026年各地區(qū)電力需求同比變化量圖：2019-2026年各地區(qū)電力需求同比增速資料Attribution：IEA2024;Electricity

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BY4.0：IEA《電力2024》報告，證券研究所31.2

預(yù)計國內(nèi)電力供需偏緊，用電量保持高增根據(jù)國家能源局，2023年全國用電量增速6.7%，我們預(yù)測2024年全國用電量增速約6.1%。（中電聯(lián)預(yù)測：預(yù)計2024年全社會用電量9.8萬億千瓦時，YOY+6%左右。預(yù)計2024年全國統(tǒng)調(diào)最高用電負(fù)荷14.5億千瓦，比2023年增加1億千瓦左右。）表：分行業(yè)用電量預(yù)測20173878149366598201853732978939-4420193806162793712202054361930130366202154361930130366202232452252348(112)25849202358691993129315047429112963054236342024E56681993121610030020016075065027030增量總需求（單位：億千瓦時，下同）增量需求：（三產(chǎn)+居民）增量需求：高耗能增量需求：紡織業(yè)增量需求：電力39016682601187161200317725-6918.5%0%31714913315523423935461201914582843152237.5%6%5461201914582843152237.2%6%增量需求：交運(yùn)增量需求：軟件30增量需求：計算機(jī)+電氣制造增量需求：批零357149219-3043.9%7%1562036266.6%3%增量需求：公共服務(wù)增量需求：其他總需求增速（單位：%，下同）化工增速5.6%1%6.7%5%6.1%5%非金屬增速4%6%6%7%7%-5%-4%6%7%5%黑色增速2%9%5%6%6%5%5%有色增速6%5%7%7%7%6%5%4資料：Wind，國家能源局，證券研究所測算2.1

全球能源轉(zhuǎn)型加速根據(jù)IEA《電力2024》，2023年全球可再生能源發(fā)電量增速為5%（2022年為8%、2016-2022年CAGR為6.5%），增速放緩主要由于干旱導(dǎo)致水電發(fā)電量下降。假設(shè)恢復(fù)正常的水力發(fā)電條件，預(yù)計2024年全球可再生能源發(fā)電量增長14%，2025-2026年年均增速9%?？稍偕茉磳⒃?025年超過煤炭成為全球最大的電力供應(yīng)全球發(fā)電中的份額將從2023年的36%降至2026年的1/3以下。，占比將超過1/3。煤炭在圖：2022-2026年全球能源發(fā)電量變化圖：1975-2026年全球發(fā)電中低排放能源與化石燃料所占份額的演變資料Attribution：IEA2024;Electricity

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BY4.0：IEA《電力2024》報告，證券研究所52.2

中國新能源裝機(jī)爆發(fā)增長新能源快速發(fā)展，矛盾不斷產(chǎn)生。2023年全國光伏新增裝機(jī)約217GW，風(fēng)電新增裝機(jī)約76GW，風(fēng)光裝機(jī)快速擴(kuò)張，消納壓力不斷加大。截止到2023年，火電裝機(jī)（含煤電+氣電）對風(fēng)光的保障比為1.3：1，我們預(yù)計2025年風(fēng)光總裝機(jī)將超過火電，火電對風(fēng)光的保障比下降至1.1：1，2025或進(jìn)一步降至0.9：1。圖：火電和風(fēng)光裝機(jī)量變化（萬千瓦）180000161083160000147833143571138987140000120000100000800006000040000200000133647132083129803124517119055105083758056350453496414732019202020212022風(fēng)電+光伏20232024E2025E火電6資料：wind，證券研究所測算2.3

光伏繼續(xù)高歌猛進(jìn)根據(jù)CPIA預(yù)測，

2024年保守情況下全球光伏新增裝機(jī)約390GW，與23年持平，樂觀情況下能夠達(dá)到430GW，YOY+10.3%；2024年保守情況下我國光伏新增裝機(jī)約190GW，YOY-12.4%，樂觀情況下能夠達(dá)到220GW，YOY+1.4%。圖：全球光伏新增裝機(jī)預(yù)測（GW）圖：我國光伏新增裝機(jī)預(yù)測7資料：中國光伏行業(yè)協(xié)會CPIA公眾號，證券研究所2.3

光伏繼續(xù)高歌猛進(jìn)根據(jù)PV

InfoLink，最新的組件價格已降至0.9元/瓦。根據(jù)CPIA預(yù)計，到2025年光伏項目造價將降至3元/瓦。圖：我國光伏成本變化預(yù)測（元/W）圖：我國光伏月度新增裝機(jī)（GW）60.050.040.030.020.010.00.08資料：wind，CPIA《2023-2024年中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》，證券研究所測算2.4

風(fēng)電等待優(yōu)質(zhì)資源風(fēng)電項目收益率可觀，但資源存在稀缺性。根據(jù)金風(fēng)科技季度演示材料，23Q3風(fēng)機(jī)全市場投標(biāo)均價約1608元/千瓦，YOY-12%，QoQ-3%，降幅明顯；23年9月風(fēng)機(jī)全市場投標(biāo)均價繼續(xù)下探至1553元/千瓦。但因風(fēng)電優(yōu)質(zhì)資源稀缺的特性，目前風(fēng)電新增裝機(jī)容量少于光伏。圖：風(fēng)機(jī)月度公開投標(biāo)均價（元/千瓦）圖：我國風(fēng)電月度新增裝機(jī)（GW）30.050004500400035003000250020001500100050025.020.015.010.05.000.02.0MW2.5MW3S4S平均9資料：wind，金風(fēng)科技季度演示材料，證券研究所測算2.5

儲能造價下行，但收益率仍不高儲能造價隨碳酸鋰價格下行。截至24年3月21日，儲能電芯價格降至0.38元/Wh，同比下降49%。但受電價端影響，儲能收益率仍不高，根據(jù)2023年廣東電力市場年度報告，2023年儲能參與現(xiàn)貨日前市場平均充放電價差155厘/千瓦時，參與現(xiàn)貨實(shí)時市場平均充放電價差177厘/千瓦時。圖：儲能造價隨碳酸鋰價格下行圖：2023年1月儲能電芯成本構(gòu)成60.0050.0040.0030.0020.0010.000.000.90.80.70.60.50.40.30.20.10圖：2024年1月儲能電芯成本構(gòu)成中國:平均價:碳酸鋰(電池級,99.5%,國產(chǎn),萬元/噸)中國:價格:方形電芯:磷酸鐵鋰(國產(chǎn)，元/Wh)10資料：Wind，SMM儲能公眾號，證券研究所測算2.6

應(yīng)對風(fēng)光過剩，電改政策加速推進(jìn)電改推進(jìn)加快，相關(guān)政策不斷出臺：1、電力現(xiàn)貨市場：2023年9月7日，國家、能源局印發(fā)《電力現(xiàn)貨市場基本規(guī)則（試行）》。2、容量電費(fèi)：2023年11月8日，國家的通知。、能源局發(fā)布建立煤電容量電價機(jī)制、能源局發(fā)布建立健全電力輔助服務(wù)市3、輔助服務(wù)：2024年2月7日，國家場價格機(jī)制的通知。113.1

電力：數(shù)據(jù)中心+AI+加密貨幣2022年全球數(shù)據(jù)中心、加密貨幣和人工智能消耗了約460TWh電力，約占全球總電力需求的2%。IEA預(yù)計，到2026年，數(shù)據(jù)中心、加密貨幣和人工智能的全球用電量將達(dá)到620-1050太瓦時，預(yù)測中樞將占到全球總電力需求的2.73%。圖：2019-2026年全球數(shù)據(jù)中心、人工智能和加密貨幣圖：2022年和2026年傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心、專用人工智能數(shù)據(jù)中的電力需求心和加密貨幣的預(yù)估電力需求資料Attribution：IEA2024;Electricity

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BY4.0：IEA《電力2024》報告，證券研究所123.2

電力：數(shù)據(jù)中心耗電有多少?根據(jù)IEA《電力2024》，目前全球有8000多個數(shù)據(jù)中心，其中約33%位于美國，16%位于歐洲，10%位于中國。數(shù)據(jù)中心的電力需求主要來自計算和冷卻，二者各占電力需求的40%，其余20%來自其他相關(guān)IT設(shè)備。??美國數(shù)據(jù)中心用電量預(yù)計從2022年的200TWh（占總電力需求4%）增加到2026年的260TWh（占總電力需求6%），5G網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)的普及，以及稅收優(yōu)惠政策將是重要驅(qū)動力。根據(jù)IEA援引國網(wǎng)能源研究院，到2030年，中國數(shù)據(jù)中心電力需求將達(dá)到400TWh，2022年估計為230TWh左右，5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)的快速擴(kuò)張將成為重要驅(qū)動力。據(jù)此預(yù)測，2026年中國數(shù)據(jù)中心用電量將達(dá)到300TWh左右。?

2022年歐盟數(shù)據(jù)中心用電量略低于100TWh（占總電力需求的4%），預(yù)計2026年將達(dá)150TWh。在歐盟內(nèi)部，愛爾蘭數(shù)據(jù)中心市場迅速發(fā)展，2022年數(shù)據(jù)中心用電量5.3TWh(占總電力需求17%)，預(yù)計到2026年將翻一番。圖：2022年和2026年部分地區(qū)數(shù)據(jù)中心預(yù)估用電量及其在總電力需求中的份額圖：2023年英偉達(dá)H100芯片出貨客戶資料號，：IEA《電力2024》報告，財聯(lián)社AI

daily公眾證券研究所13Attribution：IEA2024;Electricity

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BY4.03.3

電力：AI大模型耗電逐漸增加

Alex

deVries的論文《Thegrowing

energyfootprintofartificialintelligence》指出，在全面應(yīng)用人工智能的情形下，搜索工具的電力需求可能激增十倍。一次谷歌搜索平均用電量0.3Wh，而ChatGPT平均響應(yīng)請求用電量2.9Wh，是普通響應(yīng)請求用電量的近10倍，考慮到全球每天近90億次搜索，一年將增加近10TWh的電力需求。

根據(jù)IEA《電力2024》，2022年加密貨幣用電需求為110TWh，占全球電力需求0.4%。預(yù)計到2026年，加密貨幣用電需求將增加40%以上，達(dá)到約160TWh。圖：不同模型單次響應(yīng)耗電量對比（單位：Wh）10.08.99.08.07.06.05.04.03.02.01.00.06.94.02.90.3AI賦能的Google搜索AI賦能的Google搜索BLOOMChatGPT一般的Google搜索響應(yīng)（SemiAnalysis預(yù)測）

（New

StreetResearch（SemiAnalysis預(yù)測）預(yù)測）14資料intelligence》，：Alex

deVries《The

growing

energyfootprint

of

artificial證券研究所3.4

AI耗電量測算假設(shè)說明：1、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心：根據(jù)IEA《電力2024》對各地區(qū)數(shù)據(jù)中心的用電量預(yù)測，同時AI快速發(fā)展，AI數(shù)據(jù)中心對存量的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心存在潛在替代，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心預(yù)計將保持中低速增長。我們測算，2030年傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心用電量將達(dá)1020TWh，約占全球電力需求的3.0%。2、AI：Alex

deVries的論文《Thegrowing

energy

footprint

ofartificialintelligence》指出，目前AI發(fā)展仍受限于芯片供應(yīng)，并推測到2027年英偉達(dá)AI服務(wù)器出貨將達(dá)150萬臺，伴隨AI服務(wù)器供應(yīng)商增加，全球AI服務(wù)器市場將快速擴(kuò)容。隨AI快速發(fā)展，我們假設(shè)英偉達(dá)出貨目標(biāo)提前達(dá)成，測算2030年全球AI用電量將達(dá)2018TWh，約占全球電力需求的4.9%。3、加密貨幣：IEA預(yù)計到2026年，加密貨幣用電需求將達(dá)到約160TWh，中性預(yù)期下，我們假設(shè)2030年加密貨幣用電需求將達(dá)234TWh，約占全球電力需求的0.7%。核心結(jié)論：根據(jù)我們測算，到2030年，上述三項合計用電量將達(dá)2921TWh，約占全球電力需求的8.5%，AI或成影響全球電力供需格局的關(guān)鍵變量。153.4

AI耗電量測算20224601.7%20236622.4%2024E7732.7%2025E9353.2%2026E11453.7%2027E14514.6%2028E18145.6%2029E23146.9%2030E29218.5%數(shù)據(jù)中心+人工智能+加密貨幣用電需求合計（TWh）在全球電力需求中的占比單個數(shù)據(jù)中心耗電量（TWh/個）數(shù)據(jù)中心個數(shù)（個）一、傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心（TWh）YOY其中：美國（TWh）歐盟（TWh）0.066800053056%2000.070862560013%2300.073924167513%2600.077977975011%2900.0811030783011%3200.085106449008%3500.089108139607%3700.0931094210206%390230350100120135150170190210中國（TWh）230250280310340360380400其他（TWh）30364352627590107數(shù)據(jù)中心耗電量在各國電力需求的占比其中：美國歐盟1.9%4.8%3.9%2.5%2.1%5.4%4.6%2.6%2.3%6.0%5.0%2.8%2.5%6.6%5.5%2.9%2.6%7.2%6.1%3.1%2.8%7.8%6.7%3.1%2.9%8.2%7.2%3.2%3.0%8.5%7.8%3.2%中國二、AI數(shù)據(jù)中心英偉達(dá)當(dāng)年出貨（萬臺，樂觀預(yù)期）1550100160210260320380英偉達(dá)當(dāng)年出貨（萬臺，中性預(yù)期）英偉達(dá)當(dāng)年出貨（萬臺，保守預(yù)期）英偉達(dá)市占率（%）151590%1717176.59454090%5650446.532282541908085%118106948.0827466124200%112195%101190%14012080%2001751508.0140123105264113%235109%206104%18015075%28024020010.024521017550993%44590%38185%22018070%37131425710.032527522583464%72062%60659%26021065%49240032312.051842030024060%63350040012.0666526