中金：大缸径发动机乘AIDC基建东风，全产业链国产替代可期

近年来，国内外头部云计算厂商持续加码AI基建。大缸径发动机是数据中心备用电源柴油发电机组的核心零部件，技术门槛较高，国产化率较低。我们认为，当下AIDC建设需求高增，数据中心用柴油发电机组及大缸径发动机迎来量价齐升机遇，全产业链国产替代已成趋势，建议关注自主品牌大缸径发动机厂商及其供应链厂商。

摘要

大缸径发动机高壁垒高价值，市场规模广阔。围绕核心部件气缸，发动机具备缸径、行程、缸数、排量等物理参数，直接影响发动机的动力性与经济性表现。一般而言，发动机缸径越大、排量越高、马力越大，对应着结构更加复杂、技术难度越高、价值量越大。大缸径发动机是指排量在16L及以上、功率在550kW及以上且缸径在150mm及以上的发动机，主要用在发电、船舶、工业领域，系高技术壁垒、高价值量的发动机产品。我们测算得到大缸径发动机2023年全球规模超千亿元人民币。

乘AIDC基建东风，大缸径柴油发动机需求高增。大缸径发动机是数据中心备用电源柴油发电机组的核心部件，决定柴油发电机组的核心功率。我们产业链调研得到大缸径发动机占柴油发电机组BOM成本约70-80%。受AI驱动下数据中心需求修复、向智算中心升级，备用电源柴油发电机组用大缸径发动机单台功率与价格有所增长，迎来量价齐升机遇。我们测算得到2025年中国数据中心用大缸径柴油发动机市场规模有望接近百亿元，2026年全球数据中心用大缸径柴油发动机市场规模达411亿元。

大缸径发动机全产业链迎来国产替代浪潮。当下全球数据中心用大缸径发动机市场主要由康明斯、卡特彼勒、MTU、三菱重工等外资品牌占据，正加码扩产。潍柴、玉柴、上柴等自主品牌通过收购、合资等方式实现产品技术突破，我们认为伴随其高性价比、生产组织灵活性、后市场服务及时、数据安全等竞争优势逐步显现，有望加速拓展市占率、实现国产替代。我们测算得到2024年中国数据中心用大缸径发动机市场里外资及合资品牌份额占比约80%，国产品牌占比约20%、仍有较大的提升空间。

风险

云厂商资本开支不及预期，产业链国产替代进度不及预期，关税风险。

大缸径高功率发动机市场规模广阔，竞争格局集中

大缸径高功率发动机2023年全球规模超千亿元人民币，国际品牌市占率领先。大缸径高功率发动机是指排量在16L及以上、功率在550kW及以上且缸径在150mm及以上的发动机，主要用在发电、船舶、工业领域。我们根据全球领先高功率发动机供应商Rolls-Royce财务经营数据测算得到，2023年全球大缸径高功率发动机在发电、船舶、工业领域的市场规模分别为89/57/77亿欧元，合计约222亿欧元。卡特彼勒、康明斯、MTU（隶属Rolls-Royce集团）、利勃海尔等外资品牌主导这一市场，2021年CR4达到52%。

►发电领域是最大的下游应用领域，大缸径高功率发动机主要用在商业和工业发电机组，配合发电机打造备用电源或主用电源。备用电源针对通信、数据中心、制造业、居民楼宇、商业设施等对于用电可靠性要求较高的行业，主用电源则为供电不稳定的偏僻区域居民用电以及油气田、电站、重点工程项目等场合提供电力。

►船舶领域中，高功率发动机可分为低速机、中速机、高速机。高功率低速机主要用于远洋大型船舶，高功率中速机用于内河沿海的客运班轮、作业船、滚装船等，高功率高速机则主要用在内河近海的高航速小型船舶。

►工业领域中，大缸径高功率发动机主要用在重型农业机械、矿山、铁路、重型工程机械、石油天然气装备等领域。

大缸径高功率发动机市场规模有望稳健增长，部分细分赛道需求有望迎来高增。我们参考咨询机构Business Research Insights预测，全球发电机组市场规模2022-2032年CAGR预计达5.3%；我们参考咨询机构Mordor Intelligence预测，全球船用推进发动机市场规模2024-2029年CAGR达2.63%。考虑到云计算、数据储存、人工智能等投资加速，康明斯预测全球数据中心用柴油发电机组市场规模2023-2030年复合同比增速将达到7-10%，2026/2030年分别为90/120亿美元。向前看，我们预计大缸径高功率发动机全球市场规模稳健增长。

图表：大缸径发动机下游应用领域的市场规模与竞争格局

资料来源：Rolls-Royce集团公司公告，中金公司研究部

图表：2021年全球大缸径发动机分区域市场结构

资料来源：潍柴集团2021年公开业绩说明会资料，中金公司研究部

图表：2021年全球大缸径发动机竞争格局

资料来源：潍柴集团2021年公开业绩说明会资料，中金公司研究部

乘AIDC基建东风，大缸径高功率发动机需求高增

大缸径高功率发动机是数据中心备用电源柴油发电机组的核心部件。数据中心的备用电源系统主要由UPS和柴油发电机组组成，含有电池的静态UPS为数据中心提供不间断的电力供应，柴油发电机组则可以在UPS的短暂供电之后继续提供连续的电力供应。大缸径高功率柴油发动机系大型数据中心用柴油发电机组的核心部件，为发电机组提供了必需动力，我们产业链调研其BOM成本占比约70-80%，发电机、控制系统、底座、散热器等构成柴油发电机组的其余部件。

图表：康明斯柴油发电机组结构示意图

资料来源：康明斯官网，中金公司研究部

柴油发动机决定柴油发电机组的核心功率。参考使用标准ISO8528-1和GB/T2820-1，柴油发电机组基于不同运行工况有四种功率定义：ESP紧急备用功率、LTP限时运行功率、PRP基本功率与COP持续功率。COP持续功率是机组最基本的能力，其他功率是在此基础上的强化功率，通过限制使用时间和平均负载，降低寿命和可靠性来提高最大的功率。不同的数据中心客户会依据不同需求来选择合适的发电机组功率，具有较大的灵活性。柴油发动机为柴油发电机组提供足够的功率，并动态响应负载变化。考虑到发电机效率、散热等因素影响，一般而言柴油发动机功率是高于柴油发电机组的铭牌功率及净输出功率。

图表：柴油发电机组的四种功率定义

资料来源：康明斯官网，中金公司研究部

大型数据中心用柴油发电机组技术壁垒较高，并要求实现N+1冗余配置。参考Uptime Institute正常运行时间协会标准，数据中心行业等级体系划分为一级、二级、三级、四级，等级越高对应的可靠性越高。高等级数据中心对可靠性的要求兼容了所有比它低的等级的可靠性要求。目前全球主流的大型数据中心为三级，主要采用COP持续功率或PRP基本功率，对发电机组性能等级要求不低于G3级，连接的设备对发电机组的电压、频率和波形有严格要求，并要求发电机组实现N+1冗余。而四级数据中心常用于政府及国防领域、数量较少。

图表：数据中心等级分类

资料来源：Semianalysis，Uptime Institute，中金公司研究部

图表：数据中心用柴油发电机组及其柴油发动机性能一览

资料来源：康明斯官网，潍柴集团官网，中金公司研究部

受益于AI驱动，数据中心需求修复、向智算中心升级。2024年以来AI驱动下国内云厂商需求边际复苏，收入与资本开支持续增长。最近几个季度BAT强调大模型及周边生态的协同发展，以推动大模型在应用场景更快落地。4Q24百度、腾讯、阿里巴巴合计资本开支707亿元，公司管理层均在公开业绩电话会上表示要加大在AI基础设施方面的投入；从实际订单交付，2024年下半年以来行业AI需求驱动世纪互联、奥飞数据等第三方数据中心订单加速释放。参考《中国智算中心产业发展白皮书（2024年）》[1]，截至2024年11月全国已投运的智算中心项目近150个，在建及规划建设的智算中心项目近400个。参考《2025年中国人工智能计算力发展评估报告》[2]，2023-2028年期间中国智能算力规模的五年年复合增速预计达到46.2%，通用算力规模预计达到18.8%。

数据中心用柴油发电机组及大缸径发动机迎来量价齐升机遇。伴随数据中心在AI赋能下向智算中心升级，算力能耗要求提升，因此对发电机组的功率要求提升，单台柴油发电机组的主流功率实现从1.4MW向2.0MW的升级，并进一步向3.0/4.0MW级别演绎，对应售价也从200-220万元进一步向250-300万元级别增长；柴发用大缸径发动机相应功率与售价增长。参考潍柴资讯公众号，2024年10月潍柴集团在新加坡2024年亚洲数据中心展上发布博杜安20M55发电机组，功率达到4.25MW，可满足现代数据中心的严格要求[3]；2025年4月潍柴集团发布20M61柴油陆用发电机组，功率达到5.0MW，可靠性高、油耗低，针对数据中心配套应用[4]。

2025年国内数据中心用柴发大缸径发动机市场规模近百亿元。结合《2025年中国人工智能计算力发展评估报告》[5]、GTC等多方数据，我们测算得到，中国2025年数据中心用柴油发电机组市场规模有望达到124亿元，2024-2028年CAGR接近20%，其中2025年大缸径高功率柴油发动机市场规模有望接近百亿元。康明斯预测全球数据中心用柴油发电机组市场规模2023-2030年复合同比增速将达到7-10%，2026/2030年分别为90/120亿美元，其中我们测算得到2026/2030年数据中心用大缸径高功率柴油发动机市场规模达411/525亿元人民币。

图表：中国数据中心用柴油发电机组市场规模测算

资料来源：《2025年中国人工智能计算力发展评估报告》，Delta，GTC，中金公司研究部

图表：全球数据中心用柴油发电机组及大缸径发动机市场规模测算

资料来源：康明斯2024投资者日PPT材料，中金公司研究部

AIDC用大缸径发动机供应链迎来国产替代浪潮

外资品牌主导数据中心用大缸径发动机，加码扩产。当下全球数据中心用大缸径高功率发动机市场主要由康明斯、卡特彼勒、MTU、三菱重工等外资品牌占据。近年来云计算、数据储存、人工智能等投资加速、数据中心备用电源需求高增，各厂商均面临供应链产能紧张的挑战，加码产能扩张。卡特彼勒在2024年报公开电话会上表示未来将在2023年基础上对数据中心用大缸径发动机产能扩大125%；康明斯同样在2024年报公开电话会上表示目前正在美国、英国和印度的工厂进行2亿美元的投资从而满足大缸径发动机产能提升的目标。

外资品牌在华成立全资子公司与合资公司推动本地产销，但近期供应链仍较为紧张。康明斯是最早布局中国市场柴油发电机组及发动机的外资品牌之一，2010年及之后卡特彼勒、MTU、三菱等加速在华大缸径发动机的本地化制造，均积极推进供应链国产化比例提升。然而，我们产业链调研获悉外资品牌在缸体缸盖、曲轴连杆等机械件及燃油喷射系统、电控系统等核心零部件进口比例较高，发动机产能增长较大程度受限于上游零部件供应链紧张。

►卡特彼勒于2000年在天津成立全资子公司亚实动力，生产FG Wilson和卡特彼勒两个品牌的柴油发电机组；此后在2010年成立全资子公司卡特彼勒（天津）有限公司，主要生产卡特彼勒3500系列大型发动机和发电机组。

►在中国市场，康明斯依托1995年与重庆机电的合资公司重庆康明斯从事大马力发动机的研发与制造，并在1996年进入中国发电机组市场，2009年在武汉成立康明斯电力中国实现本地化柴油发电机组的生产制造。

►MTU与玉柴在2014年签署合作协议合资建厂玉柴安特优动力有限公司，2018年起开始对MTU4000系列大缸径发动机投产。2024年8月双方深化合作，约定将从2025年下半年开始增加生产MTU4000系列油气应用、MTU2000系列发电应用以及玉柴VC系列发动机。

►三菱重工与上柴股份（现动力新科）在2013年成立上海菱重发动机有限公司工厂，并于2013年12月正式投产，主要生产大中型柴油发动机。

自主品牌通过收购、合资等方式实现产品技术突破，竞争优势逐步凸显。潍柴集团分别在2009年战略重组法国柴油机制造商博杜安、2017年收购美国气体机制造商PSI，通过收购内化整合技术并实现国产化制造，推出了M33与M55系列大缸径发动机产品。玉柴基于与MTU的合资合作，逐步完善了自身大缸径发动机的产销研服模式，推出了YC6T/YC6C/YC12VC/YC16VC等拳头产品。相似地，上柴基于菱重的生产经验提升自身能力，推出了W/12VK/16VK等系列发电用大缸径高功率发动机产品。

结合公司财报、公开业绩会材料等，我们测算得到2024年中国数据中心用大缸径发动机市场里外资及合资品牌份额占比约80%，国产品牌占比约20%、仍有较大的提升空间。

图表：2024年中国数据中心用大缸径发动机市场竞争格局不完全统计

资料来源：各公司官网、公告，中金公司研究部

我们认为，向前看，自主品牌具备以下竞争优势从而有望实现后续市场份额提升：1）高性价比优势：较国际竞争对手，自主品牌大缸径发动机的供应链国产化比例较高，少数依赖外资供应商的燃油喷射系统、电控系统近年来也在逐步实现国产替代，具有较强的成本优势，对下游客户具备吸引力。2）生产组织优势：较国际竞争对手，自主品牌的生产组织能力更强，生产效率与交货周期更快。3）后市场服务优势：自主品牌服务和配件网络覆盖全国范围，及时响应、灵活服务客户的能力较强。4）数据安全优势：考虑到数据安全，我们预计国内AI数据中心等应用下游有望更青睐本土品牌柴油发电机组及发动机，自主品牌安全优势凸显。

国际贸易不确定性增强，或将带来大缸径发动机全产业链的国产替代机遇。地缘政治竞争对全球产业链有着深远影响。2025年以来美国政府宣布对进口商品普遍加征对等关税、涉及全球主要国家地区。我们认为，在地缘政治摩擦与外部关税具备不确定性的背景下，外资及合资品牌的柴发大缸径发动机全产业链的进口依赖程度较高、存在一定风险，而自主品牌柴发大缸径发动机在供应链安全可控、精益化生产管理、售后服务灵活等优势下有望实现国产替代。

风险提示

云厂商资本开支不及预期。如果国内外互联网云厂商面向AI的CAPEX投入不及预期，AIDC建设需求或将放缓，对应柴油发电机组及大缸径发动机的需求低于预期。

产业链国产替代进度不及预期。如果外资品牌大缸径发动机厂商加速产能扩张及供应链改善，主动采取降价策略，那么国产供应链的产能与性价比优势会相对下降，国产替代进程放缓。

关税风险。潍柴、玉柴等自主品牌大缸径发动机产品销往国内外，如果国际贸易摩擦加剧，出口国加征关税将影响大缸径发动机出货量。同时国内外资与合资品牌大缸径发动机较为依赖进口供应链，如果中国反制关税，那么其产能与成本将受到负面影响。

本文摘自中金公司2025年5月27日已经发布的《重卡发展方向求索之五：大缸径发动机乘AIDC基建东风，全产业链国产替代可期》

邓学 分析员 SAC 执证编号：S0080521010008 SFC CE Ref：BJV008

任丹霖 分析员 SAC 执证编号：S0080518060001 SFC CE Ref：BNF068

司颖 分析员 SAC 执证编号：S008052406001