数据中心为燃气轮机发展提供新动力 我国燃气轮机国产化率持续提升

1、燃气轮机广泛应用于工业领域，AI数据中心成为行业新的驱动力

燃气轮机在工业发电、机械驱动、油气生产等领域有广泛应用。

首先，相对于传统的锅炉、蒸汽轮机等，燃气轮机在运输和安装过程中更加便捷，降低了工程投资和施工周期。其次，燃气轮机拥有大功率输出能力，可以为各类设备提供稳定而强劲的动力，确保设备能够高效运行。另外，燃气轮机具有启动快的优势。在紧急情况下，燃气轮机能够迅速启动并投入运行，为设备提供及时的动力支持。此外，燃气轮机还具备燃料适应性强、环保节能等优势，凭借轻量化设计、高效的动力输出、快速响应能力以及环保节能特性，燃气轮机在工业发电、机械驱动、油气生产等多个领域扮演着重要的角色。

资料来源：观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国燃气轮机行业现状深度研究与发展前景分析报告（2025-2032年）》显示，燃气轮机的上游产业链主要聚焦在材料研发生产。燃气轮机部件的关键材料，主要包括多种高温合金、铝合金、钛合金，以及高性能的复合材料和热障涂层等。燃气轮机作为一种能够将热能转化为机械功的旋转动力机械，其正常运作基于连续流动的高温气体，因此需要能够承受较高的温度。例如在工业和船用领域，燃气轮机需承受高达1200摄氏度的极端温度。因此，燃气轮机的主要材料以高温合金、钛合金等为主。随着技术的进步和研究的深入，合金材料也经历了较为漫长的发展历程。

燃气轮机的中游产业链以零部件的精密制造为核心。涡轮叶片、压气机叶片、燃烧室以及涡轮轮盘，为燃气轮机的四大核心热端部件。这些部件的制造难度较高，需要铸造、锻造、焊接、热处理、无损检测、精加工以及性能评价等多个学科和专业的深度融合。

燃气轮机的下游产业链主要涉及整机制造、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。

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目前，国际燃气轮机行业已经形成了由少数巨头高度垄断的技术与市场格局，三菱、西门子和通用是燃气轮机的三巨头，2024年市场份额CR3合计76.3%。

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鉴于工业发电是燃气轮机的主要应用方向，较低的燃气发电需求占比影响对燃气轮机的需求。由于天然气供应的严重不足，我国燃气发电的潜力被极大地限制，导致同期燃气发电量仅为美俄的百分之一，进而减少了前期国内对燃气轮机的需求。

不过近年来，我国天然气产量已连续4年超过2000亿立方米，连续7年保持百亿立方米级别的增产态势。2025年将迎来天然气大发展时代，成为继美国、俄罗斯、伊朗之后，跻身年产量2500亿立方米级的天然气大国。天然气供应量的增长将从需求端推动我国燃气轮机产业链发展。同时，我国燃气轮机的国产化趋势将从供给端支撑燃气发电需求的增长。

根据北欧等新能源发电比例较高地区的电力系统调峰经验，要保障电网的安全稳定运行，灵活调峰电源装机容量至少要达到总装机容量的10％～15％。中电联数据显示，我国灵活调节电源装机占比不到6%，新能源富集的“三北”地区不足3%。比较而言，欧美等国家灵活电源比重较高，西班牙、德国、美国灵活电源占比分别为34%、18%、49%。

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燃气发电相比燃煤发电具有负荷调节范围宽、响应快速、变负荷能力强的特点，是电网调峰的更佳选择。燃气电厂冷启动时间仅为燃煤电厂的几分之一甚至几十分之一。此外，与储能电池相比，燃气电厂的成本更低。相比而言，天然气发电既可以实现分钟级的响应，又能实现较低成本，无疑是响应速度及成本综合较优的调峰电源，为可再生能源提供调峰服务，缓解或消除其不稳定、瞬时变化大对电网产生的冲击，保障电网的安全稳定运行。

发同等电量时，天然气发电产生的二氧化碳比煤电低60%以上，以使用天然气为燃料的HA级燃机联合循环发电机组为例，虽然同为化石能源，但每度电的二氧化碳排放值仅为320g。最先进的9HA.02 联合循环发电效率64%，折合每度电煤耗192克。燃机联合循环的碳强度比同等煤电少60%以上。且由于燃气轮机从源头降低Sox、NOx颗粒物的污染物排放，避免了二次污染。

除了电力储能系统外，燃气轮机另外一个新增驱动力是AI数据中心。目前全球为实现生成式 AI 而新建的大型数据中心数量高速增长，导致电力需求高增。2023-2027 年全球 AI 服务器用电量将从 195 太瓦时提升到 500 太瓦时，2027 年现有 AI 数据中心的 40%将因电力供应问题而受到运营限制。

随着AI数据中心规模的不断扩大，其对配套能源系统的要求日益严苛。这些需求包括：（1）高可靠性和高效率，以确保持续稳定运行；（2）缩减UPS规模与占地空间，实现更紧凑的设计；（3）支持孤网运行与多能源冗余，提升能源系统灵活性；（4）通过电冷联供降低PUE；（5）满足低碳、低NOx排放和低噪声等环保标准，同时兼容掺氢和纯氢燃料，以顺应未来能源转型需求。

在此背景下，燃气轮机作为数据中心的主电源或备份电源，展现出显著优势：（1）能量密度高；（2）联合循环效率高，在热电冷联供模式下效率可超80%；（3）模块化设计方便扩展；（4）启动时间短，仅需1-5分钟；（5）低备份成本、低维护成本；（6）能在不中断供电的情况下实现主备燃料的自动切换。这些特点完全契合AI数据中心对高效、灵活、环保能源解决方案的多重需求。

2、我国燃气轮机国产化取得重大进步，进口依赖逐年下降

2022 年，东方电气完成全了国产化的 F 级 50 兆瓦重型燃气轮机正式发运，标志国产重型燃机自主研制迈出关键一步。2023 年 3 月，我国首台全国产化 F 级 50 兆瓦重型燃气轮机商业示范机组正式投入商业运行。2024 年 3 月，公司自主研制的 F 级 50 兆瓦重型燃气轮机，在四川德阳经开区分布式能源站通过“72+24”小时运行考核，正式投入商运，标志全国产化 F 级 50 兆瓦重型燃气轮机商业应用迈向成熟化。2024 年 10 月，我国自主研制的 300 兆瓦级 F 级重型燃气轮机在上海临港首次点火成功，是我国重型燃气轮机研发的又一重要里程碑成果。

燃气轮机国产化历程中的重要时间节点

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我国现已具备中小型燃气轮机自主生产能力，并实现部分产品出口。随着国内燃气轮机生产技术的提升，中国燃气轮机的出口规模逐渐扩大。2023 年以来，我国燃气轮机出口量趋于稳定，出口范围持续扩大，进口额初步缩小，2024年进出口额分别为3.52亿美元和0.98亿美元。

数据来源：海关总署，观研天下数据中心整理（YM）