能源专题研究:气电核电双擎驱动 破解数据中心供电瓶颈

能源专题研究:气电核电双擎驱动 破解数据中心供电瓶颈
2025年01月14日 00:00 国金证券股份有限公司

数据中心催生对稳定电力的需求

云计算、AI 等技术发展带动全球数据中心规模迅速扩大,催生用电需求。根据我们的测算,到2035 年,谨慎、中性、乐观情形下全球数据中心耗电量将增至1544.38/2321.05/3911.11TWh,与2023 年的414TWh 相比CAGR 分别为11.60%/15.45%/20.58%。

数据中心自备电力或将逐渐成为主流。数据中心的“清洁化”和“大型化”要求更多地自备电站,同时数据中心选址存在“聚集效应”,可将电力需求有效转化为装机需求。由于单个数据中心的规模扩大,功耗超过100MW 的数据中心变得常见,由电网供电将对电网产生过大负担,尤其是在数据中心聚集的地区,因此自备电力或将逐渐成为主流。

国际数据中心巨头均有宏大的减排目标,“清洁化”趋势要求数据中心减少对电网中混合电力的购买,更多地自备清洁电力。由于数据中心建设常常聚集在某些区域,数据中心的扩张导致这些区域的电力逐渐吃紧,因此新的数据中心用电需求有望有效转化为装机需求。

稳定电力是数据中心供电的基石,首推气电和核电。我们通过模拟验证了稳定电力在数据中心供电中的重要性,若只通过光伏为数据中心供电,扩大配套新能源电站额定功率的效果较差,即使配备的光伏电站额定功率达到数据中心功耗的 4 倍,也会因储能规模不足而不得不在夜间从电网购电。配备一定规模的稳定电力后,数据中心可迅速摆脱对电网的依赖,这是单独依靠光伏和常规储能难以实现的,气电和核电的发电稳定、选址灵活特性使其适合为数据中心供电。

气电成为破解数据中心供电瓶颈的关键

数据中心对电网的冲击需要用气电化解。气电在数据中心供电领域的最大优势在于建设周期短和供电稳定,近年美国新投产的大功率气电站大多可在3 年内投产,供电在部分市场已成为迫在眉睫的问题,需要先对碳排放问题妥协,使用气电缓解压力,长期来看需要通过CCUS 来减少气电排放。

PPA 或将提高气电为数据中心供电比例。未来新数据中心签订PPA 的比例或将达到较高水平,同时PPA 中气电的比例也有望提高。在我们的中性假设下,2035 年,全球数据中心对气电的需求分别为812.94TWh,占2023 年气电总发电量的12.43%;对天然气的需求分别为5.59 亿立方米/天,占2023 年天然气总需求的4.88%;若为数据中心建设的气电站均为基荷电站,以65%的容量因子计算,对气电新装机规模的需求分别为15.74GW,占2023 年气电新装机规模的27.96%。

数据中心清洁化发展助力核电复兴

核电是已大规模应用的稳定清洁电力。随着数据中心“清洁化”趋势延续,核电作为为数不多的清洁稳定供电方案将越发受到重视。核电发展中的主要阻碍在于政策、公众接受度和建设中面临的风险,目前欧美政策对核电尤其是SMR(小型模块化反应堆)转向支持,公众对核电接受度回升,SMR 的小型化也有助于控制建设中的延误和成本超支风险,减少投资者的担忧。

核电或将在2030 年后为数据中心提供更多电力。核电支持数据中心有两种模式,分别是重启已停运的核电站和建设新核电站。2023-2024 年海外数据中心公司公布了较多与核电的合作协议,合作模式聚焦于SMR 建设。目前全球仅少量SMR 已投产,大多还处于在建或规划阶段,预计2030 年后可看到更大规模的商业化。

风险提示

算力需求不及预期的风险;数据中心单位功耗下降的风险;政策变化的风险;核电技术发展不及预期的风险。

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