Инвестиции в электроэнергетику в эпоху ИИ: как управляющие публичных фондов выстраивают стратегию?

文丨韦钰    编辑丨张桔

С точки зрения инвестиционной линии, ожидается, что сверхвысокое напряжение, распределительные сети, трансформаторы, высоковольтные источники питания, твердотельные трансформаторы, системы хранения, электросчетчики и интеллектуальные устройства будут находиться в состоянии длительного высокого спроса.

Это изображение может быть сгенерировано AI.

С 2026 года сектора, связанные с электроэнергией, включая производство, передачу и распределение электроэнергии, будут в целом укрепляться, что связано с изменением фундаментальных факторов всей отрасли. Строительство AI превращает “вычислительную мощность” в нечто похожее на “жесткую нагрузку” традиционной промышленности; и спрос на вычислительную мощность перерабатывает глобальную кривую спроса на электроэнергию и цикл инвестиций в инфраструктуру электроэнергии.

Согласно текущим рыночным ожиданиям, спрос на электроэнергию в дата-центрах (особенно в дата-центрах искусственного интеллекта) ожидается с высоким двузначным темпом роста в ближайшие несколько лет, что приведет к системным изменениям в потреблении электроэнергии, пиковых нагрузках и структуре нагрузки. Эти новые потребности стимулируют новую волну среднесрочного цикла высоких цен на генерацию электроэнергии, электрические сети, энергоснабжающее оборудование, системы хранения, а также “металлы вычислительной мощности” такие как медь и алюминий.

Что касается инвестиционной линии, мы можем обобщить ее как “три уровня и три линии”: верхний уровень - переоценка объема и цены в сфере коммунальных услуг; средний уровень - “суперцикл” капитальных затрат на электрические сети и энергоснабжающее оборудование - сверхвысокое напряжение, распределительные сети, трансформаторы, высоковольтные источники питания, твердотельные трансформаторы, системы хранения, электросчетчики и интеллектуальные устройства будут находиться в состоянии длительного высокого спроса, объединенных с увеличением гибкости китайского оборудования за границей. Нижний уровень - “премия за вычислительную мощность” в ресурсах и материалах - инвестиции в дата-центры и электрические сети могут значительно поднять структурный спрос на такие промышленные металлы как медь и алюминий, смещая их из категории “циклических товаров” в “стратегические активы”.

Из этих трех уровней возможностей, мы считаем, что средний и нижний уровни относительно более гибкие и станут ключевыми направлениями для наблюдения в 2026 году.

AI переписывает мировую кривую спроса на электроэнергию

В последние несколько лет инвесторы, вероятно, сосредоточили свое внимание на вычислительной мощности и больших моделях AI. Но с увеличением инвестиций в AIDC (дата-центры искусственного интеллекта), все обнаружили, что AI имеет огромный спрос на электроэнергию. Мы полагаем, что огромный спрос AI на электроэнергию, возможно, переписывает мировую кривую спроса на электроэнергию, потребление электроэнергии в дата-центрах переходит от традиционного “угла” к “основному двигателю”.

Согласно расчетам IEA (Международного энергетического агентства), ожидается, что потребление электроэнергии в глобальных дата-центрах, AI и других областях вырастет с 460 TWh в 2022 году до 620–1050 TWh в 2026 году, с среднегодовым темпом роста на уровне 9.6%–22.9% за 4 года. Другая группа расчетов предполагает, что в 2030-2035 годах потребление электроэнергии в глобальных дата-центрах может достичь около 20% от общего мирового спроса на электроэнергию, что может оказать огромное давление на существующие электрические сети. В процессе этого расширения нагрузка, вызванная вычислительной мощностью AI, станет абсолютным ядром увеличения потребления энергии. Прогнозы показывают, что с 2024 по 2030 год общая вычислительная мощность в AIDC может вырасти с 10.6 GW до 54 GW, где AI вычислительная мощность увеличится с 7.6 GW до 49 GW, а не-AI вычислительная нагрузка может находиться на уровне 5-6 GW. Почти вся нагрузка будет происходить от AI, в то время как традиционная IT нагрузка будет оставаться стабильной.

Именно на основе огромного ожидаемого спроса на электроэнергию, ожидается, что мир откроет новый цикл инвестиций в электрическое оборудование, в котором главными игроками, безусловно, будут США и Китай — два лидера в области технологий AI.

Производство электроэнергии в США с 2008 года длительное время колебалось около 4 трлн кВтч, и только в последние годы снова начало расти. В 2024 году производство электроэнергии впервые превысит 4.3 трлн кВтч, увеличившись почти на 3% по сравнению с предыдущим годом. С 2022 по 2024 год максимальная нагрузка в США составит около 820 GW. В то же время OpenAI планирует развернуть более 250 GW центров вычислительной мощности к 2033 году, только одна компания добавит нагрузку, превышающую четверть текущей максимальной нагрузки в США.

Кроме того, прогнозы Grid Strategies показывают, что к 2029 году максимальная нагрузка в США возрастет до 947 GW, что на 128 GW больше, чем в 2024 году, из которых около 90 GW будет приходить от дата-центров, что составляет более 70% от нового увеличения нагрузки. В относительно оптимистичном сценарии, учитывая продолжающееся выбывание традиционных установок, к 2030 году дефицит на стороне электроснабжения в США может достигнуть 182 GW, а резервная мощность системы превратится в -1%, что приведет к структурной напряженности в электроснабжении. Поэтому в ближайшие годы в США будет осуществлено значительное количество инвестиций в электроэнергию, чтобы удовлетворить быстро растущий спрос на электроэнергию от AI.

Что касается Китая, то быстрый рост AI и постоянное увеличение потребностей в зарядке электротранспортных средств также могут привести к пику инвестиций в электроэнергию в ближайшие пять лет. Согласно оптимистичному сценарию, с 2026 по 2030 год среднегодовой темп роста потребления электроэнергии по всей стране может быть повышен на 1.2 процентных пункта до более чем 5%. Кроме того, в структуре AI значительно увеличит долю потребления электроэнергии третьего сектора и дата-центров. Ожидается, что к 2035 году доля потребления электроэнергии третьего сектора в Китае значительно возрастет, а доля потребления электроэнергии в дата-центрах вырастет с 2% в 2024 году до близких 10% в будущем; соответственно, доля потребления электроэнергии в промышленности может значительно снизиться.

От “нехватки электроэнергии” к “модернизации электрической сети”

Что касается того, как удовлетворить растущий спрос AI на электроэнергию, в настоящее время на рынке существует два основных направления.

С точки зрения строительного цикла, газовые турбины, безусловно, являются самым быстрым вариантом для удовлетворения высоких нагрузок AI. Особенно в таких странах, как США, где строительство AI наиболее активное, газовые турбины рассматриваются как предпочтительный выбор для обеспечения нового стабильного базового источника электроэнергии в соответствии с экологическими требованиями, и ожидается, что заказы на них достигнут многолетнего максимума к 2026 году. Однако мировой рынок газовых турбин сильно концентрирован, три крупнейших зарубежных производителей занимают более 80% рынка, а существующие мощности уже распланированы до 2028-2029 года, что создает значительные ограничения по поставкам. На фоне длительного цикла поставок газовых турбин, газовые двигатели и SOFC (твердотельные топливные элементы) могут стать мощным дополнением к собственным источникам питания дата-центров, обладая модулярностью, коротким строительным циклом и гибкостью регулирования.

С долгосрочной точки зрения, при высоких нагрузках AI, низком углероде и контролируемых ценах на электроэнергию, ядерная энергетика, возможно, является на данный момент масштабируемым, стабильным и долгосрочно предсказуемым базовым источником электроэнергии. В настоящее время несколько зарубежных облачных гигантов начинают напрямую связываться или инвестировать в ядерные активы. В Китае ядерная энергетика уже вошла в нормализованный цикл утверждения, и в 2025 году планируется одновременное утверждение 10 реакторов, что станет историческим максимумом, темпы начала и ввода в эксплуатацию отрасли значительно ускорились. В перспективе, к 2031 году установленная мощность ядерной энергетики в стране продолжит расти, а ведущие компании в отрасли смогут стабильно увеличивать свои мощности и объемы активов.

В этом процессе, производители газовых турбин, ключевые поставщики лопаток и камер сгорания, оборудование для ядерных и обычных островов, ядерное топливо и ресурсные компании могут извлечь выгоду из длинного цикла инвестиций в электроэнергию, управляемого AI.

Однако просто выработка электроэнергии недостаточна, необходимо также доставить электроэнергию до пользователей дата-центров. Особенно в случае таких источников энергии как гидроэлектростанции, солнечные батареи и ядерные электростанции, строительство на стороне генерации часто требует учета географических факторов, поэтому электрическая сеть станет “основным активом”, соединяющим генерацию электроэнергии, вычислительную мощность и конечное потребление электроэнергии. Ожидается, что мировая электрическая сеть войдет в новый “суперцикл” в ближайшие годы, и ее инвестиционная гибкость может значительно превышать традиционный цикл потребления электроэнергии.

Согласно прогнозам IEA (Международного энергетического агентства), к 2025 году глобальные инвестиции в электрические сети впервые превысят 400 миллиардов долларов, а к 2035 году достигнут 650 миллиардов долларов, среднегодовой темп роста с 2025 по 2035 годы может составить около 5%. В течение 14-й пятилетки общие инвестиции в стране могут превысить 5 триллионов юаней, среднегодовая сумма превысит 1 триллион юаней. При высоком темпе роста инвестиций ожидается, что в сегменте электрических сетей появится множество инвестиционных возможностей.

С точки зрения сегментов, трансформаторы могут стать “самой твердой валютой” в инфраструктуре электроэнергии AI. В настоящее время зависимость от импорта трансформаторов в Северной Америке составляет около 80%, при ограничениях по исходным материалам и рабочей силе местное расширение производства откладывается до 2027-2028 годов. На фоне растущего спроса на трансформаторы из-за AI дата-центров, крупных базовых источников возобновляемой энергии и обновления старых электрических сетей, заказы на трансформаторы активно распланированы, и сроки доставки некоторых специализированных трансформаторов для дата-центров уже увеличились до 100-127 недель. В то же время Китай уже является крупнейшим производителем трансформаторов в мире, производственные мощности составляют около 60% от мировых. В 2025 году общий объем экспорта трансформаторов составит около 646 миллиардов юаней (на 36% больше по сравнению с предыдущим годом), заказы в основном распланированы до 2027 года. В условиях глобального несоответствия спроса и предложения, индустрия трансформаторов может обладать потенциалом для роста цен и заказов одновременно. А отечественные производители трансформаторов и высоковольтного оборудования, благодаря своим издержкам, мощностям, полной цепочке поставок и зарубежным сертификациям, могут продолжать увеличивать свою долю на рынках Европы, США и Ближнего Востока, создавая “внутренний спрос + экспорт + AIDC” тройной резонанс, обладая высокой инвестиционной привлекательностью.

AIDC заставляет обновить структуру распределения электроэнергии

Основное отличие между AI дата-центрами и традиционными дата-центрами заключается в том, что спрос AI на электроэнергию имеет нелинейные и непредсказуемые характеристики. В процессе обучения AI большие группы GPU выполняют синхронные вычисления, мощность стойки может за миллисекунды подняться с 30% до 100% и быстро вернуться, что может вызвать резкие удары по распределению электроэнергии на уровне шкафов и коммунальной сети. Кроме того, инвестиции в AI дата-центры продолжают расти, но модель прибыльности все еще находится на стадии исследования, поэтому она предъявляет крайне строгие требования к снижению затрат и увеличению эффективности в системе передачи и распределения электроэнергии, что может привести к полной модернизации всей структуры передачи, распределения, хранения и охлаждения электроэнергии.

Если говорить конкретно о передаче электроэнергии, то структура электроснабжения традиционных дата-центров обычно выглядит следующим образом: городская электроэнергия →подстанция среднего напряжения → низковольтное распределение + UPS (источник бесперебойного питания) → источники питания шкафов (AC → DC). В высокомощных и высокоплотных сценариях AI, они сталкиваются с тремя ограничениями: эффективность, потребление меди и пространство. В настоящее время некоторые компании уже предоставили пути модернизации структуры электроснабжения для AI дата-центров. Например, белая книга Nvidia по 800VDC предлагает следующие пути:

Во-первых, UPS → HVDC (в форме sidecar, текущий переходный вариант); во-вторых, далее использовать архитектуру среднего напряжения/твердотельный трансформатор (SST) от Nvidia, чтобы реализовать прямое преобразование среднего напряжения AC в 800V HVDC; и, наконец, долгосрочная цель - перейти к 1500VDC, что позволит повысить эффективность и радиус распределения.

По сравнению с традиционной архитектурой, новая структура может иметь три основных преимущества: во-первых, повышение эффективности, уменьшение многоступенчатых AC/DC/AC преобразований, эффективность системы может увеличиться с примерно 94%-95% до 97.5%-98.5%, что сэкономит значительные средства на электроэнергии; во-вторых, экономия меди и пространства, высоковольтный постоянный ток снижает ток, при равной мощности сечение и длина медных кабелей значительно сокращаются, ожидается, что потребление меди может снизиться примерно на 45%; в-третьих, она легче интегрируется с распределенными возобновляемыми источниками энергии и системами хранения, постоянная шина позволяет напрямую подключать солнечные батареи и системы хранения, реализуя “интеграцию источников, сетей и нагрузок”.

Следуя этому направлению, “HVDC (высоковольтный постоянный ток) + SST (твердотельный трансформатор)” могут составить самую核心 новую категорию оборудования на стороне электроснабжения AI дата-центров, способствуя модернизации технологий и увеличению ценности на уровне средневольтных выпрямителей, силовых электронных преобразователей, твердотельных выключателей и источников питания серверов.

С точки зрения систем хранения, решение заключается в многовременном “двухуровневом архитектуре хранения”, которое включает в себя длительное хранение за пределами серверной (литий-ионные батареи/жидкостные системы и т.д.); краткосрочное хранение внутри серверной (BBU/суперконденсаторы/высокопроизводительные свинцово-кислотные батареи). Прогнозируется, что к 2030 году глобальный/китайский рынок хранения в дата-центрах может достигнуть 212/98.8 GWh, среднегодовой темп роста с 2023 по 2030 годы может составить около 49%.

В то же время, дизельные генераторы, газовые двигатели и SOFC (твердотельные топливные элементы) по-прежнему являются незаменимыми резервными источниками питания для дата-центров. Дизельные генераторы составляют около 23% от затрат на инфраструктуру дата-центров, выполняя одновременно функции резервного и краткосрочного основного источника питания. В регионах с серьезной нехваткой электроэнергии и недостаточным объемом чистой генерации, газовые генераторы и дизельные генераторы могут даже перейти из статуса “резервных” в статус “основных”, облачные компании могут использовать собственные электростанции для обеспечения надежной мощности и цен на электроэнергию.

Что касается охлаждающего оборудования, то с увеличением потребления мощности GPU AI и плотности мощности на один шкаф, дата-центры, ранее полагавшиеся на воздушное охлаждение, должны внедрять новые технологии, такие как жидкостное охлаждение с холодными пластинами, погружное жидкостное охлаждение и системы с фазовым переходом. Кроме того, сама система охлаждения также является важным элементом потребления электроэнергии. В общем потреблении электроэнергии AIDC, доля охлаждения составляет около 30%-40%, что следует за IT-оборудованием. Охлаждающее оборудование, электродвигатели, насосы, теплообменники и теплопроводящие материалы образуют полноценный сегмент оборудования и материалов, который, вместе с источниками питания, станет двойным колесом инфраструктуры AI дата-центров.

Медь, алюминий и другие “металлы вычислительной мощности”

Верхние ресурсы имеют среднесрочные возможности

На самом деле, AI дата-центры не только “потребляют” электроэнергию, но также “потребляют” медь и алюминий. Поэтому в ходе данного “суперцикла” инвестиций в электрическое оборудование, особенно верхние ресурсы, такие как медь и алюминий, представляющие “металлы вычислительной мощности”, также могут ожидать среднесрочные возможности.

Согласно количественным расчетам многих организаций о потреблении меди в AI дата-центрах: при расчете на основе среднего уровня потребления энергии, Microsoft прогнозирует, что каждая GW в дата-центре потребляет около 27,000 тонн меди, в то время как потребление меди в AI дата-центре может достигать 50,000 тонн. К 2026 году потребление меди в глобальных дата-центрах составит около 1% от общего мирового спроса на медь, и эта доля будет постепенно расти.

Кроме того, рост потребления электроэнергии, вызванный AI, передается на инвестиции в электрические сети и производство электроэнергии, что дополнительно повышает спрос на медь в электрической системе: в таких условиях доля потребления меди, вызванная новыми источниками электроэнергии в дата-центрах и их соответствующими установками, может вырасти до примерно 5%.

Не случайно, что алюминий также имеет аналогичную ситуацию. Основные применения алюминия в дата-центрах включают шкафы и рамы, системы охлаждения (радиаторы, теплообменники), оболочки шин и распределительные щиты и т.д. Расчеты показывают, что с учетом потребления алюминия в шкафах и системах охлаждения, 1 GW дата-центр потребляет около 0.4-0.6 тонны алюминия. На стороне поставки электролитического алюминия, мощности Китая уже находятся на высоком уровне, а увеличение производства за границей из-за ограничений по электроэнергии и затрат не соответствует ожиданиям, что приводит к тому, что новый спрос, представленный дата-центрами и системами хранения, легче превращается в увеличение цен и прибыли.

(Данная статья была опубликована 21 марта в “Неделе фондового рынка”. Автор является управляющим фондами HSBC Jintrust, стратегического выбора, двойного ядра и фондов дельты реки Жемчужины. Мнения экспертов представляют только личные взгляды и не отражают позицию данного издания.)