AI电力瓶颈之燃气轮机产业链分析报告

一、基本介绍

1.1 定义与工作原理

燃气轮机（Gas Turbine，GT）是以连续流动的气体为工质、带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，主要由压气机、燃烧室和涡轮三大核心部件组成。

其工作流程为：压气机从大气中吸入空气并逐级压缩，压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生高温高压燃气，燃气进入涡轮膨胀做功，推动涡轮旋转带动压气机同轴运转并对外输出功率。燃气轮机大多采用等压开式循环，以空气作为工质，做功完毕的燃气排入大气。

燃气轮机被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”，由5万余个精密零部件构成，需在上千摄氏度高温、数十个大气压和每分钟数千转的高转速下稳定工作，是典型的高新技术密集型产品，其产业水平是一个国家科技实力的重要标志。

1.2 主要分类

按功率范围，燃气轮机可分为三大类：

重型燃气轮机目前大功率机型已超过300MW，单循环热效率超过39%，联合循环热效率达58%；轻型燃气轮机单循环热效率为36%–40%，联合循环热效率为55%–58%；微型燃气轮机功率一般在75kW以下。

1.3 核心应用领域

燃气轮机应用覆盖发电、油气、船舶、分布式能源等多个领域。重型燃气轮机主要应用于以固定发电机组为代表的城市电网；轻型燃气轮机则主要应用于工业发电、船舶动力、油气输送、分布式发电以及军事等领域。当前最强劲的需求驱动力来自AI数据中心（AIDC）——燃气轮机凭借12至18个月即可交付投产的快速部署能力（而北美新建输电线路通常需要4至8年），以及启停快、调峰能力强、碳排放低等优势，成为科技巨头自建燃气电站的最优解。

二、产业链上下游

燃气轮机产业链可分为上游材料与核心零部件、中游整机制造与系统集成、下游终端应用三大层级。

2.1 上游：高温合金与精密铸件

上游是决定燃气轮机耐温性能与使用寿命的核心基础环节，技术壁垒最高。

（1）高温合金——热端部件的“骨骼”

高温合金是燃气轮机热端部件的核心材料，直接决定机组的耐温性能与使用寿命。国内主要供应企业包括钢研高纳、图南股份、抚顺特钢、隆达股份、航材股份等。其中钢研高纳是国内铸造高温合金龙头，产品已通过GE、西门子等国际巨头认证，2025年市场份额占比为18.19%，位居行业第一。铸造高温合金主要供应企业有航材股份、钢研高纳、图南股份、隆达股份，用于涡轮叶片等核心热端部件。

（2）核心热端部件——涡轮叶片

涡轮叶片是燃气轮机中价值量最高的单一零部件，占整机价值量的约35%。全球仅有PCC、HWM等少数厂商具备生产能力，且与商业航发叶片供应链重叠，加剧了产能的紧张。国内代表企业应流股份是西门子能源F/H级重型燃机透平叶片在中国唯一供应商，与意大利安萨尔多签署战略协议，26Q1签署订单超3.5亿元，2025年新签两机订单突破20亿元，2026年上半年再破8亿元。

（3）其他核心部件

燃烧室国产化率不足10%，替代空间最大；冷端机匣价值量占比约20.5%；涡轮盘价值量占比约16.5%；控制系统价值量占比约18%。

（4）精密结构件

豪迈科技为GE集团长期供应动力缸体及环类零件，联德股份深度绑定卡特彼勒子公司Solar Turbines的精密铸件业务，派克新材同步切入国内外头部主机厂供应链。

2.2 中游：整机制造与系统集成

中游是产业链的核心环节，涵盖整机制造与成套系统集成。

（1）整机制造——国产整机加速突破

国内重型燃气轮机市场参与者主要有东方电气、上海电气、哈尔滨电气、杭汽轮等。

东方电气是国内重型燃机领域绝对龙头。2023年G50实现商业化运行，高温部件100%国产化，累计商业运行时长突破1.5万小时。截至2026年2月，东方电气在手订单合计约1400–1800亿元，生产线排期已至2027年底，自主机型国内市占率已超35%，部分口径达70%。2026年3月，东方电气签约加拿大数据中心客户20台50MW燃气轮机订单，合同金额约40亿元，单台约2亿元，毛利率40%—50%，显著高于公司传统业务水平，这是中国自主研制的F级重型燃气轮机首次实现整机出口。

上海电气2026年上半年燃气发电设备新增订单58.9亿元，同比增长158.7%。2026年9月，上海电气成功中标马来西亚沙捞越州萨马拉朱联合循环燃机3号机组项目，实现燃气轮机成套解决方案出海的重要突破。

哈尔滨电气当前自研自产中小型燃气轮机；中国航发“太行110”（110MW级）于2025年进入商业化应用。

（2）成套系统集成

杰瑞股份作为西门子能源授权成套商，以移动式发电机组切入北美数据中心市场。自2025年11月以来，公司接连开发多个头部数据中心新客户，燃气轮机发电机组及配套设备订单累计超31亿美元（约合人民币209亿元），订单将集中在2027年之后交付。公司在北美已建立本地化生产基地。

（3）国产重型燃机最新突破

2026年8月，广东省发展改革委正式核准国家电投中国重燃自主研制300MW级F级重型燃气轮机首台套示范电站项目建设。该机型是我国自主研制的功率最大、技术等级最高的燃气轮机，由5大系统、5万余个精密零部件构成，历经8年攻关，汇聚19个省市的200余家企业、科研院所力量。首台样机已累计并网发电1.96亿千瓦时。

2.3 下游：终端应用

下游核心客户为电力公司、数据中心运营商、油气企业和工业用户。需求正从传统电网调峰向AI数据中心自建电站快速切换。国际能源署统计，2025年全球数据中心用电量约485太瓦时，同比增长17%，预计到2030年，专用于AI大模型的数据中心用电量或达当前3倍左右。预计2025年至2028年，美国数据中心对燃机需求从4.1GW提升到57.9GW，2026—2028年增速分别为219%/135%/88%。

三、市场竞争格局

3.1 全球市场规模

燃气轮机市场正处于高景气上行周期：

数据来源：

中国市场方面，2026年市场规模预计750–850亿元，同比增长10%–15%。

订单量方面，2026年第二季度全球燃气轮机新增订单约38吉瓦，同比增长71%，创单季历史新高，其中美国贡献近半，全年订单预计达120吉瓦。2025年燃气发电设备制造商新增订单总额达1150亿美元，同比增长43%。

3.2 全球竞争格局：寡头垄断

全球燃气轮机OEM市场高度集中。GE Vernova、西门子能源、三菱重工三大制造商占据全球约76%至85%的重型燃机市场份额，按份额分别为GEV约34%、西门子约27%、三菱约24%。全球从事燃气轮机研究、设计、生产、销售的主要企业仅20多家，市场份额为欧美等海外企业垄断。

（1）GE Vernova

2026年第二季度燃机新签订单12.1GW，同比增长137%。在手订单方面，电力板块（燃机约占82%）在手订单达1116.49亿美元，电力业务在手订单覆盖年限从2026一季度末的4.91年提升到5.31年，订单排期大幅拉长。天然气发电设备的积压订单和机位预留从100GW增长到116GW，预计到2026年底至少达到125GW。累计在手订单规模升至1763亿美元，较去年同期增加476亿美元。

（2）西门子能源

2026财年第一财季（2025年10月至12月）单季斩获燃气轮机订单102台，创季度新高，其中四分之一订单量与数据中心领域相关。截至2025年底积压的燃气轮机订单高达600亿欧元。CEO明确表示交付时间已排到2029年乃至2030年。

（3）三菱重工

燃气轮机事业2025年度营收大增25%至9,922亿日元，积压订单数量达创纪录的74台。计划到2030财年将大型燃气轮机产能较2024财年翻倍，将在日本和美国的生产基地投入超过1000亿日元（合6.35亿美元）。

供给瓶颈显著：2026年预计三大主要生产商年总制造产能约50-60GW，产能扩张相对审慎，当前头部厂商订单积压已排至2030年前后，机组交付周期与建设成本大幅攀升。

3.3 中国竞争格局：国产替代加速

中国燃气轮机产业链实现多点突破，各环节厂商深度切入全球供给体系。

整机领域，东方电气自主G50完成全国产化F级50MW燃机商业运行并首次实现整机出海，上海电气26H1燃气发电设备新增订单58.9亿元、同比+158.7%。成套端，杰瑞股份以移动式发电机组切入北美数据中心，累计斩获燃机订单超31亿美元。零部件端，应流股份为西门子能源、贝克休斯、安萨尔多批量配套热端叶片，26H1两机业务在手订单约22亿元；豪迈科技、西子洁能、崇德科技等同步切入国内外头部主机厂供应链。

国产化率进展：F级燃机零件数量替代率虽达90%，但整体价值量替代率不足70%。核心痛点在于价值占比高达35%的涡轮叶片等热端部件仍受制于人。燃气轮机热端部件国产化率由2021年的约14%提升至2025年的约37%，预计2030年达到72%，但燃烧室国产化率不足10%，替代空间最大。

四、未来发展趋势

4.1 AIDC驱动燃气轮机进入超级景气周期

AI数据中心建设带动电力需求，燃气轮机凭借启动速度快、调峰能力强、碳排放低的优势，成为解决美国等地区电力缺口的核心选择。供给端产能刚性与需求端爆发式增长之间的矛盾，造就了至少持续5年的超级周期。过去三年燃气轮机价格累计上涨约300%，单台重型机组售价已超过2.5亿美元。

4.2 国产替代进入加速兑现期

政策面，“十五五”规划重点支持谱系化燃机攻关，首台套示范、国产化率考核、优先采购国产设备等政策落地提供有力支撑。《石油天然气发展“十五五”规划》明确提出加快重型燃气轮机国产化。国家发改委、国家能源局要求终端利用环节加快重型燃气轮机国产化，推进现役燃机服役维护技术等装备的科技攻关。

技术面，300MW级F级重型燃气轮机首台套示范电站项目正式核准，标志着国产F级重型燃机不再只是试验台上的样机，将开始接受电网调度、负荷波动和长周期运行的联合检验。

市场面，国内燃机配套产业链已全面进入满产状态，从上游高温合金到中游整机再到下游系统集成，各环节订单饱满。

4.3 掺氢燃烧成为技术发展重要方向

为响应国家“双碳”战略，燃气轮机掺氢燃烧技术成为重要发展方向。研究表明，当掺氢比例从0提升至50%时，80%、70%和60%燃机负荷率下燃机发电效率分别提升1.38%、1.28%和1.12%，同时联合循环系统效率分别提升1.16%、1.08%和0.92%。在技术突破方面，微混燃烧器可在100%氢气条件下实现NOx排放低于20 ppm，轴向分级技术将稳定运行范围扩展至25%–106%负荷。氢燃气轮机凭借零碳排放潜力、灵活调峰特性及与可再生能源高度耦合能力，成为未来电力系统深度脱碳的重要路径。

4.4 轻型燃机（航改燃机）受益于分布式能源

航改燃机（航空派生型燃气轮机）的核心优势在于其“快、轻、稳、可维护”的特性，成为填补电力缺口、满足数据中心等场景快速部署需求的关键解决方案。受美国数据中心自建供电趋势推动，轻型燃机需求快速增长。国内方面，中国航发“太行110”（110MW级）于2025年进入商业化应用，进一步完善了国产燃机的产品谱系。

4.5 产业链价值向热端部件和系统集成扩散

随着国产整机技术突破和海外订单外溢，产业链价值正从单机制造向热端核心部件和成套系统集成扩散。光大证券看好国产热端部件瓶颈环节供应商，指出热端部件供应格局高度集中，全球仅有PCC、HWM等少数厂商具备生产能力，国产替代空间巨大。建议关注整机制造领域（东方电气、上海电气、哈尔滨电气）、成套系统集成领域（杰瑞股份）、热端核心部件领域（应流股份、万泽股份、航发动力、隆达股份）、精密结构件领域（联德股份、豪迈科技、派克新材）。

总结

燃气轮机作为装备制造业的“皇冠上的明珠”，正处于AI算力爆发与国产替代加速双轮驱动的历史性景气周期。

市场规模方面，全球燃气轮机市场2025年约190.5亿美元，预计2032年达323.2亿美元（CAGR 8.0%）；2026年Q2全球新增订单约38GW，同比增长71%，全年订单预计达120GW。

竞争格局方面，全球由GE Vernova（约34%）、西门子能源（约27%）、三菱重工（约24%）三大巨头寡头垄断，三家产能扩张速度远跟不上订单增速，在手订单排期已至2030年前后。中国企业正从配套零部件向整机制造全面突围——东方电气G50实现整机出海（加拿大20台40亿元订单），上海电气中标马来西亚500MW级联合循环项目，杰瑞股份累计斩获北美数据中心订单超31亿美元。

未来趋势的核心主线是：AIDC驱动超级景气周期（美国数据中心燃机需求2026-2028年增速219%/135%/88%）、国产替代加速兑现（热端部件国产化率从14%提升至37%，预计2030年达72%）、掺氢燃烧成为降碳重要路径、产业链价值向热端部件和系统集成扩散。在AI算力“找电”需求与全球能源转型双重驱动下，燃气轮机产业链正迎来从“技术突破”到“订单兑现”的产业奇点。