正文内容
数据中心资本开支增长带动灾备电源（柴发）需求高增，海外发动机企业扩产缓慢，国内机组具备价格弹性，对国产发动机厂商而言也迎来较好的国产替代机会。
灾备电源为数据中心所必需，24年市场空间超50亿元。当数据中心断电时，UPS进行短时间快速电力供应，灾备电源同时启动，可进行长时间持续的电力供应。目前数据中心灾备电源均采用柴油发电机组，其他技术如燃气机组、储能系统、PEM燃料电池均因经济性、燃料可得性等问题短期难以替代。我们测算2024年中国数据中心领域用柴油发电机组市场空间或超55亿元，2025年有望达83亿元，同比增长49%，24-28年CAGR达27%。
海外发动机紧缺，国产企业迎机遇。柴油发动机为柴发机组中的核心部件，成本占比超60%，数据中心领域对发动机的技术性能及可靠性要求较高，市场长期被海外企业所占据，国产份额仅约10%。海外企业扩产难度大/时间长，短期内仅有康明斯、MTU在25年年底有部分新增产能，且海外市场价格和盈利远高于国内市场，导致海外发动机企业对国内市场供给增量较为有限，行业供需紧缺或持续至26年。在海外发动机紧缺情形下我们认为国产发动机及机组企业均迎来较大机遇：
► 对发动机企业而言，海外供应紧缺，需求旺盛下国产品牌加速渗透，25年新增需求或大部分被国产品牌获得，具备较高份额提升机会。
► 对发电机组企业而言，部分机组企业可锁定海外发动机产能，供需紧缺下其机组价格具备较高弹性；同时机组企业可采购国产发动机，国产渗透加速，具备量上较高弹性。
风险
数据中心建设需求不及预期，柴发机组价格上涨不及预期。
灾备电源为数据中心必要组成部分
数据中心电源架构与灾备电源
灾备电源是数据中心最后一道用电保障，为数据中心所必需。数据中心普遍采用双电网供电系统，而当两路市电都断电时，UPS逆变器把蓄电池储存的直流电能转化为交流电输出给IT负载，进行短时间快速电力供应。与此同时，灾备电源（目前主要为柴油发电机组）启动，在其顺利启动后，由柴油发电机组进行持续的电力供应。
图表：数据中心电源架构
资料来源：Delta，GTC，中金公司研究部
24年国内数据中心柴发机组市场空间或超55亿元。目前数据中心领域普遍采用2MW/台的柴油发电机组，单台售价约200-220万元，我们测算2024年中国数据中心领域用柴油发电机组市场空间或超55亿元，2025年有望达83亿元，同比增长49%，24-28年CAGR达27%。
图表：灾备电源市场空间测算
资料来源：Delta，GTC，科泰电源，科华数据，中金公司研究部
柴油发电机短期无法被替代
柴油发电机污染较重，部分企业提出替代柴油发电机作为数据中心灾备电源，如天然气发电机组、锂电池储能系统和质子交换膜（PEM）燃料电池。目前来看，柴油发电机作为数据中心灾备电源较难被替代：
► 燃气机组：在初始投资、占地面积、启动时间方面比Tier4柴油发电机略差，液化天然气现场储罐的尺寸相比柴油更大，且通常不会在现场储存，而是需要管道连接，影响燃料可得性。
► 锂电池储能系统：在初始投资、运维支出、占地面积上远高于柴油发电机，其更适用于运行时间少于4小时的应用场景。
► PEM燃料电池：短期初始投资和燃料成本高于柴油发电机，但其成本在快速下行，然而其高昂的维护成本、较大的占地面积和有限的绿氢供应和输氢基础设施可能会影响其应用。
图表：数据中心灾备电源各技术路线对比
资料来源：施耐德，CDCC，中金公司研究部
数据中心用柴油发电机
柴油发电机构成
柴油发电机组中柴油发动机为核心部件。柴发机组主要包括柴油发动机系统、发电机系统、控制系统。运行时柴油发动机通过柴油的燃烧将热能转化为动能，然后通过交流发电机将动能转化为电能。从成本构成看，柴油发动机占比约60%，发电机占比约15%。
图表：柴油发电机组结构图
资料来源：康明斯，中金公司研究部
图表：柴油发电机组成本拆分（2024）
资料来源：科泰电源，中金公司研究部
柴油发电机具有备用电源、移动电源和替代电源的作用。1）备用电源作用为突发故障时，保障目标部门的电力供应不发生中断；2）移动电源的主要作用是当通信设施、电网设施建设、检修或发生故障时，以及在石油勘探、地质考察、户外电视转播等野外作业场合提供应急或临时的电力供应；3）替代电源主要指在某些没有电网供电或者电网非常不可靠的国家和地区，如非洲、中东和东南亚等，由柴油发电机组替代电网，成为生产生活用电的主要电源。
康明斯、卡特彼勒、科泰电源为主要市场参与者。从市场份额看，2024年中国数据中心用柴发机组销售中康明斯占比35%，卡特彼勒及科泰电源分别占比约15%，海外企业占据超50%份额。
图表：柴油发电机下游应用
资料来源：科泰电源，中金公司研究部
图表：2024年中国数据中心用柴发机组竞争格局
资料来源：泰豪科技，科泰电源，潍柴重机，中金公司研究部
我们认为随着AIDC的发展，柴发体现出功率大型化、商业模式多样化等发展趋势：
► 柴发功率大型化：AIDC下单机房功率大幅提升，容量普遍超20MW，目前数据中心用柴发以1.8MW/2MW机型为主，未来或逐步向更高功率柴发迭代。
► 虚拟电厂等创新模式：通过虚拟电厂等模式提升柴发利用率，提高其经济价值，充分利用其灵活性提升负荷侧机动调峰能力。
图表：AIDC灾备电源发展趋势
资料来源：CDCC，中金公司研究部
大功率/大缸径柴油发动机：海外扩产缓慢，国产渗透有望加速
大缸发动机主要用于发电及船舶行业，潍柴及玉柴占据领先份额。大缸径发动机指缸径超过150mm的大型发动机，缸数普遍在6缸以上，功率在400kw以上，主要用于发电及船舶行业，其中发电行业需求占比超80%，包括数据中心、制造业、偏远地区电源等主用与备用需求。
数据中心领域属于大功率中的高端市场，对发动机的技术性能及可靠性要求较高，市场长期被海外企业所占据，国产份额仅约10%。
图表：2022年中国6缸及以上发电用柴油发动机市场格局
资料来源：中国内燃机工业协会，中金公司研究部
图表：2024年中国数据中心用柴油发动机竞争格局
资料来源：科泰电源，中金公司研究部
我们梳理海外四大家发动机厂商计划：其中康明斯、MTU此前计划扩产其部分产品线，目标2025年投产，卡特彼勒扩产较晚暂不明确投产时间，而三菱暂无大功率柴发扩产计划。
► 康明斯：根据康明斯业绩交流会，康明斯目标到2025年年底将其最大功率的QSK 95型号的发动机产能提升100%，目前约完成30%进度。同时公司指出大功率发动机扩产时间较长，且公司还需平衡采矿业的产能需求以维持市场地位，这些因素导致其短期内难以快速提升产能。
► MTU：2016年，MTU与玉柴成立合资公司玉柴安特优，生产MTU的S4000系列发动机，目标市场为发电、油气田等领域，2023年在中国市场单年产销量超过500台。根据公司官网，2024年下半年，合资公司启动二期合作计划，拟扩大MTU 4000系列和MTU 2000系列的产能，以应对国内外发电市场的快速增长，并计划于2025年下半年投产。
► 卡特彼勒：2024年8月，卡特彼勒宣布扩建拉斐特大型发动机中心，资本投资为7.25 亿美元，以满足全球数据中心对备用电源日益增长的需求。
► 三菱：目前暂无面向数据中心柴发的扩产计划。
海外龙头受制于上游供应链，扩产周期较长，新增扩产计划短期难以贡献增量。尽管康明斯、卡特彼勒及MTU等企业掌握大功率发动机制造技术，但其涡轮增压器、燃油喷射系统等众多核心零部件仍需依赖于博世（Bosch）、霍尼韦尔（Honeywell）等少数上游供应商，且发动机零部件众多，曲轴、缸盖、高压油泵等零部件短缺均可导致发动机产能增长制约，导致发动机产能扩产周期较长，如康明斯在2012年宣布投资2.19亿美元扩建位于印第安纳州的Seymour工厂，以支持全球高功率发动机业务，但直至2015年才正式投产运营，扩产时间长达三年。另一方面，海外发动机及机组价格远高于国内市场（部分产品价差可高达50%），海外发动机企业或优先保供美国市场需求，我们认为海外发动机在国内市场的供应紧缺，是国产品牌渗透的良好机遇。
国产柴发与海外柴发差距逐步缩小。目前国产柴油发动机在带载能力、喷油技术、进排气涡轮增压技术等各核心方面均已接近海外柴油发动机，若直接对比潍柴、玉柴与海外企业产品参数，亦无明显差距。
海外发动机紧缺或加速国产发动机加速渗透数据中心领域。我们认为此前海外企业生产大功率发动机的时间远长于国内企业，具备产品应用案例与品牌的优势，而国产企业切入时间较晚，如潍柴动力2009年收购法国博杜安，在产品成熟度与认可度上较海外品牌略逊。但此次发动机产能紧缺下，我们认为国产品牌或加速渗透，份额具备超预期提升的机遇。
图表：国产与海外品牌数据中心用柴油发动机关键参数对比
资料来源：CDCC，中金公司研究部
图表：国产与海外品牌大缸径高速发动机产品参数对比
资料来源：各公司官网，中金公司研究部
数据中心建设需求不及预期。目前各家云计算厂商给出了较为积极的资本开支计划且数据中心的投建也动作频频，但若最终算力资本开支的落地不及预期则会导致需求端出现较大波动。
柴发机组价格上涨不及预期。若海外发动机产能扩产较快，发电机组价格上涨或不及预期，影响企业利润率。
本文摘自：2025年2月5日已经发布的《AI“探电”系列五：海外产能紧缺，灾备电源迎量价齐升机遇》
季枫 分析员 SAC 执证编号：S0080523060017
曾韬 分析员 SAC 执证编号：S0080518040001 SFC CE Ref：BRQ196
王颖东 分析员 SAC 执证编号：S0080522090002
江鹏 分析员 SAC 执证编号：S0080523080006
