燃气轮机行业研究报告：AI算力驱动下的高景气周期与国产化机遇

一、行业概述与核心价值

燃气轮机是以连续流动的气体为工质，通过压气机压缩、燃烧室加热、透平膨胀做功，将燃料化学能转化为机械能或电能的热力发动机。其核心优势在于启动快、效率高、污染低、占地小，被誉为“工业皇冠上的明珠”和“能源工业的心脏”。

按功率划分，燃气轮机可分为：

• 重型燃气轮机：功率超过50MW，用于大型电站基荷或调峰

• 轻型/中型燃气轮机：功率5-50MW，适用于分布式能源、油气管道增压

• 航改型燃气轮机：基于航空发动机技术，启动极快，适合数据中心备用电源

按循环方式可分为简单循环和联合循环，后者通过利用余热驱动蒸汽轮机，效率可达60%以上。

二、全球行业发展现状

2.1 市场规模与竞争格局

全球燃气轮机市场呈现高度集中的寡头垄断格局。GE Vernova、西门子能源、三菱重工三家巨头合计占据85%以上的市场份额。2024年全球市场规模约为242.7亿美元，预计到2031年将增长至465.7亿美元，年复合增长率达9.9%。

从区域分布看，欧洲是全球最大市场，占比约40%，其次是北美和中国。

2.2 需求爆发：AI数据中心成为核心驱动力

AI算力需求的指数级增长是当前燃气轮机行业最强劲的驱动因素：

1. 电力消耗激增：国际能源署数据显示，2024年全球数据中心总耗电量达415太瓦时，占全球总用电量的1.5%；预计到2030年将翻倍至945太瓦时。

2. 北美市场尤为突出：美国数据中心电力消耗占全国总用电量的比例已从2022年的1.9%跃升至2023年的4.4%，预计未来将进一步升至6.7%-12%。2024年美国数据中心带来的能耗需求已达45GW，预计到2030年将增至104-130GW。

3. 电网基础设施老化：美国电力基础设施平均寿命达35-40年，老化程度位居全球前列，难以支撑AI数据中心快速增长的电力负荷。

2.3 订单与产能状况

全球三大巨头订单已排产至2028-2030年，处于满负荷状态：

交付周期大幅延长：新下单的H级燃机通常要在2028-2030年才能交付，等待时间从2023年的三年半跃升至五年。

三、中国行业发展现状

3.1 市场规模与增长

2024年中国燃气轮机市场规模达750亿元，同比增长13%。其中轻型机组(5-50MW)凭借分布式能源和油气管道增压场景的主导优势占据88%市场份额。

重型燃气轮机市场规模2024年达80亿元，占整体市场的10%，预计2025年将突破100亿元。

3.2 技术突破：从“跟跑”到“并跑”

中国燃气轮机产业经历了三个阶段发展：

1. 技术依赖期(20世纪50年代-世纪末)：完全依赖进口

2. 合资探索期(2002-2015)：以市场换技术，但核心设计仍被封锁

3. 自主创新期(2015至今)：实现关键技术突破

里程碑式突破：

• 东方电气G50：国内首台F级50MW重型燃气轮机，2023年投入商业运行，国产化率100%

• 300MW级F级燃机：2024年点火成功，技术指标达国际主流水平

• 纯氢燃机：东方电气HG15实现全工况氢能燃烧，填补国内空白

3.3 产业链完善度

中国已形成结构完整、协同联动的燃气轮机产业体系：

• 上游：高温合金材料、涡轮叶片等核心部件，以应流股份、万泽股份为代表

• 中游：整机制造，东方电气、上海电气、哈尔滨电气三大“国家队”与国际巨头同台竞争

• 下游：电力调峰、石油化工、数据中心供电等多领域应用

截至2025年，中国燃气轮机全产业链企业总数已超300家，主要集中于上海、北京、江苏、黑龙江、广东等东部沿海地区。

3.4 国内企业订单表现

A股燃气轮机产业链公司订单普遍爆发：

四、订单增速分析

4.1 全球订单增速

2025年全球燃气轮机行业订单呈现爆发式增长：

• 订单量：从2024年的58GW增至2025年的71GW，机组订单数从471台增加至964台

• GE Vernova：2025年新签燃气轮机订单29.8GW，同比+47.5%；Q4新签10.2GW，同比+67.2%

• 西门子能源：2025Q3燃气轮机新签订单86台，同比+231%

4.2 中国相关企业订单增速

国内企业订单增速分化，但整体高增：

1. 应流股份：订单增速领跑行业，两机叶片新签订单同比增速在70%以上，主要受益于作为西门子能源F/H级燃机透平热端叶片中国唯一供应商的稀缺地位

2. 整机企业：东方电气、上海电气订单增速在15-30%区间，增长稳健但低于零部件企业

3. 系统集成商：杰瑞股份在北美市场实现从0到1突破，短期订单爆发力强，但长期持续性待观察

4.3 订单结构变化

数据中心需求占比显著提升：

• 西门子能源2025财年新签订单中，约1/4直接来自数据中心需求

• GEV预计未来数据中心订单占比将达到1/3

价格同步上涨：由于产能紧张，燃气轮机设备价格出现大幅上涨，进一步推高订单金额增速。

五、未来几年发展趋势

5.1 短期(2026-2027年)：产能扩张与订单兑现

1. 产能持续扩张：三大巨头计划到2028年将总产能提升至78GW，逐步覆盖下游需求

2. 国产替代加速：政策要求2030年前实现燃机核心部件100%国产化，倒逼高温合金、控制系统等环节突破

3. 海外订单外溢：国际巨头产能排满至2028年后，为国内配套企业带来确定性订单增长

5.2 中期(2028-2030年)：技术升级与市场分化

1. 氢能融合成为标配：

• 东方电气G50已实现30%氢气掺烧，计划2025年推出纯氢机型

• 燃烧效率提升5%，碳排放减少30%

• 预计2030年前形成千亿级氢能燃机市场

2. 智能化深度赋能：

• 数字孪生平台实现机组健康状态实时监测，非计划停机时间缩短40%，运维成本降低25%

• AI算法优化燃烧控制策略，提升机组动态响应能力

3. 应用场景多元化：

• 数据中心备用电源、海洋装备动力、工业驱动等领域需求激增

• 预计2025年相关市场规模突破200亿元

5.3 长期(2030年后)：能源系统重构

1. 从“过渡技术”到“基础设施”：燃气轮机在新型电力系统中的调峰价值被重估，成为保障电网稳定的关键资产

2. 服务市场崛起：全球存量运行燃机超39000台，2025-2030年全球燃机MRO(维护、维修、大修)年平均市场规模达196亿美元，超过前装市场

3. 中国全球供应链地位提升：国内产能有望成为缓解美国及全球“缺电”链条的有效补充，从“成本依赖型出口”向“技术-品牌双驱动”升级

六、投资逻辑与风险提示

6.1 核心投资逻辑

1. 需求刚性：AI数据中心建设带来结构性电力缺口，燃气轮机凭借快速部署优势成为首选解决方案

2. 国产替代加速：重型燃机自主化率持续提升，高温叶片、控制系统等核心部件进口替代空间广阔

3. 海外订单爆发：国内零部件企业深度切入全球供应链，订单高增确定性强

6.2 主要风险因素

1. 技术迭代风险：储能、燃料电池等替代技术成本下降可能冲击燃气轮机经济性

2. 供应链风险：高端高温合金材料仍依赖进口，地缘政治可能影响供应链稳定

3. 政策风险：各国环保政策趋严，可能增加燃气轮机运营成本

4. 产能过剩风险：2028年后全球产能集中释放，可能引发价格竞争

七、结论与展望

燃气轮机行业正迎来十年一遇的高景气周期，核心驱动力从传统的能源转型扩展至AI算力爆发带来的电力基础设施重构。全球三大巨头订单已排产至2028-2030年，产能紧张状况短期内难以缓解。

对中国产业而言，这既是挑战也是机遇：

• 挑战：在高端机型、核心材料方面仍与国际先进水平存在差距

• 机遇：国产化政策支持、海外产能外溢、技术自主突破三重利好共振

未来几年，行业将呈现“量价齐升”格局，具备以下特征的企业将最具投资价值：

1. 卡位核心瓶颈环节（如高温合金叶片）

2. 深度绑定国际巨头供应链

3. 在氢能、智能化等前沿领域有技术储备

4. 具备向高附加值服务业务延伸的能力

预计到2030年，燃气轮机不仅将继续在传统发电领域扮演重要角色，更将在数据中心供电、氢能基础设施、电网灵活性服务等新兴领域开辟千亿级增量市场。中国燃气轮机产业有望在这一轮全球能源变革中，实现从“制造大国”向“技术强国”的历史性跨越。

数据来源：本报告综合参考了智研咨询、中泰证券、华泰证券、Gas Turbine World、西门子能源、GE Vernova等机构发布的行业报告及公司公告，数据截至2026年2月。