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核心观点
投资要点：
当前AI产业集中在中美两大区域，随着两者发展路径与趋势分化，中美产业对比分析已成为讨论我国AI产业发展的必要一环。本文我们将以英伟达提出的AI产业“五层蛋糕”理论（能源、芯片、基础设施、模型、应用）为框架，对中美在能源和基础设施层的发展格局差异和发展走向展开深入分析。
中国在能源和基础设施两大底层环节具有显著优势，而美国面临日益严峻的能源缺口与基建制约。
能源层：2024年美国数据中心用电量约为中国的1.8倍，同时占国内用电量的比重超过中国的2倍，数据中心用电量增长将给美国总电力供给带来更大的压力。全球有1/3的发电量来自中国，同时中国的发电量增速也明显占优。从能源结构来看，中国新增的可再生能源发电量已经超过了社会用电增量，并在降低火电发电量，而美国在电力短缺压力下，天然气成为新增电力供应的最大来源，企业需要在建设数据中心的同时规划建设发电站。美国电力紧缺造成了整体电价的上涨，加剧了民众的负担，同时电价因素引发的选民反弹，已经在影响美国中期选举结果。发电站建设周期远长于数据中心建设周期，美国电力不足的问题或将持续制约AI产业的发展。因而，我们判断美国数据中心用电缺口或将持续放大，而中国通过加强可再生能源发展和利用，将对AI产业发展形成强支撑。
基础设施层：中国的基础设施作为基础保障和公共资源，由国家统一规划、集中力量建设，从体制优势上保障了基础设施建设的先进性，并在多个领域形成了显著的全球比较优势。发电装机规模在多个领域位居全球龙头地位；在电力输送和调配方面，美国与中国存在代际性差距；通信网络层，我国在移动通信和宽带网络方面优势明显，美国强于卫星通信；数据中心建设方面，美国约为中国算力规模的2倍，但中期选举后建设或面临更大的政策阻碍；东数西算和算电协同政策的实施，让我国形成“8+10+3”的算力空间布局；算力互联互通计划将提升我国算力公共资源的属性；在十五五的六张网建设中，新型电网、算力网、新一代通信网的建设将进一步夯实我国AI发展底座。
区域样本：河南省确立了“一核四极多点”的算力布局，其数据中心上架率位居全国前列。郑州凭借枢纽位置，打造了国家超算互联网核心节点。7月全国产十万卡AI超集群正式上线，实现了“超算+智算”的全面国产化突破，成为中国算力网建设的标杆。
风险提示：AI技术发展不及预期；海外AI产业变化带来市场调整风险。
报告正文
1. 五层蛋糕理论及中美AI产业对比
2026年3月10日，黄仁勋在英伟达官网发表题为《AI是一块五层蛋糕》的署名文章。文中将AI视为了如同电力和互联网一样不可或缺的基础设施，并将AI产业结构比喻为“五层蛋糕”，自下而上依次为能源、芯片、基础设施、模型和应用，指出每一个token的生成，本质上都是电子流动、热量管理、能量转化为计算的过程。五层蛋糕理论，设立了一个AI产业梳理的基本框架，对于产业的整体分析提供了一个值得深入探讨的理论基础。
当前AI产业集中在中美两大区域，随着两者发展路径与趋势分化，中美产业对比分析已成为讨论我国AI产业发展的必要一环。
从目前中美AI发展情况来看，我国在能源、基础设施环节优势较为明显，同时在模型端成本优势明显，在应用端有较高的社会接受度和良好的硬件产业链基础，物理AI方向领先度高；美国在芯片领域领先，模型端仍然占据前沿模型的领先优势，应用端起步早、客户付费意愿较强，创新性突出。
而对于未来来看，我们认为在中美发展的差异中，我国的发展优势将逐步凸显，我国在五层蛋糕各个层级的产业优势将持续放大，而美国所面临的发展受限因素将持续增加，也因此我们坚定看好中国AI产业的长期发展前景。
本文我们将就我国占据优势的能源和基础设施层的发展格局展开讨论。
2. 能源：美国数据中心能源缺口或将持续放大
2.1. 美国数据中心用电量占总电量比重是中国的2倍
中国数据中心的用电增长空间明显优于美国。根据IEA数据，2024年美国数据中心用电量约为180TWh，约占全球数据中心总用电量的45%，占美国电力总需求的4%以上；2024年中国数据中心消耗达到约100TWh，约占全球数据中心总用电量的25%，占中国电力总需求的比例不足2%。以上数据意味着，2024年美国数据中心用电量约为中国的1.8倍，同时占国内用电量的比重超过中国的2倍，数据中心用电量增长将给美国总电力供给带来更大的压力。
IEA预测到2030年，美国数据中心电力消费将增加240TWh至420TWh，较2024年增长130%，数据中心占美国电力需求增长的一半；中国将增长175TWh至275TWh，较2024年增长170%。
2.2. 中国发电量和增速占据全球的绝对优势，而美国电力短缺问题日益凸显
中国的发电量绝对值和增速都明显占优。从当前全球各区域发电量情况来看，全球有33%的发电量来自中国，而美国仅占比14%，不足中国的一半。同时，从发电量增速来看，2024年和2025年中国同比分别增长6.5%和4.8%，美国分别同比增长2.8%和2.6%。
中国对比美国的能源优势不断凸显。2025年中国新增的可再生能源发电量已经超过了社会用电增量，而同期火电发电量10年来首次下降，应对用电量增长显得游刃有余。而2025年美国数据中心电力需求增长约占电力需求总增量的50%，电力短缺迹象明显，天然气成为了新增电力供应的最大来源，GE 2026年7月表示燃气发电业务订单已经排到了2030年甚至2031年，大量新建数据中心面临延期或取消的困境。
由于美国电力紧缺造成了整体电价的上涨，加剧了民众的负担。EIA数据显示，在2022年电价已经大幅上涨10.1%的基础上的，从2022年末至2026年9月，美国居民电价继续上涨了23.31%，达到18.42美分每千瓦时。2026年3月美国政府要求科技巨头新建AI数据中心的用电需要企业自行解决，不能消耗公共电力，因而企业需要在建设数据中心的同时规划建设发电站。
在2026年11月美国中期选举中，AI议题成为影响共和党参众两院选情的重要因素。尤其是在AI数据中心扩张推高电价的背景下，电价上涨引发的选民反弹，已成为人们抵制AI基础设施建设的关键驱动因素之一。
考虑到AI应用的快速落地和算力需求的快速增长，发电站建设周期远长于数据中心建设周期，美国电力不足的问题或将持续制约AI产业的发展。与此同时，美国科技厂商在能源富裕的中东建数据中心的路线规划，在2026年中东区域冲突的影响下，也成为了物理打击的对象之一，后续仍然面临地缘政治上较大的不确定性。
因而，我们判断美国数据中心用电缺口或将持续放大，而中国通过加强可再生能源发展和利用，将对AI产业发展形成强支撑。
3. 基础设施：我国电力、通信网络领先优势明显，十五五将加强算力网的统一建设
中国的基础设施作为基础保障和公共资源，由国家统一规划、集中力量建设，从体制优势上保障了基础设施建设的先进性，并在多个领域形成了显著的全球比较优势。
3.1. 发电：装机规模在多个领域位居全球龙头地位
我国发电装机规模在多个领域位居全球龙头地位。截至2026年9月，我国火电装机量15.9亿千瓦，稳居全球第一；水电装机量4.5亿千瓦，连续22年世界第一，还在建设的雅鲁藏布江下游水电工程，装机量约达到三峡工程的3倍；太阳能装机量13.1亿千瓦，连续11年全球第一，光伏组件产量占全球80%以上；风电装机量7.0亿千瓦，连续15年世界第一；核电装机量6854万千瓦，在建机组装机量连续18年全球第一，可控核聚变技术位于全球第一梯队，部分技术领先。
3.2. 电力输送和调配：美国与中国存在代际性差距
我国通过“西电东送”，解决了西部、北部电力富集但东部、中部用电负荷集中的问题，并大力发展特高压技术，实现了3000公里级别的电力输送和全国电力统一调配，特高压技术领先全球。而美国电网分为东部、西部、得州三大系统，彼此基本独立运行，没有特高压技术进行长距离输送。2026年美国三大区域电网运营商获批建设一批765千伏高压线路，是美国当前最高运行电压等级。而我国的特高压是交流1000千伏、直流±800千伏及以上的电压等级，这意味着美国输电网络与中国以特高压为骨干的体系存在代际性差距。
3.3. 东数西算和算电协同：我国形成“8+10+3”的算力空间布局
由于算力产业是一个高耗能产业，同时需求高度集中在经济发达区域，产业规模还在持续快速增长，与电力分布上的不均衡问题在逐渐增大。在这样的历史背景下，2020年以建设数据强国和新基建为契机，全国一体化数据中心建设拉开帷幕，我国确立了算力网络的8大国家枢纽节点和10个国家算力集群，开始实施“东数西算”工程，引导算力向西部新能源富集地区布局，初步构建了算力网与电力网的协同。
2026年我国聚焦“算电协同”，以国家布局的3个算电协同发展区为试点载体，进一步推动绿色电力与算力的协同布局，提升算力设施的绿电占比；通过协同发展区内探索绿电直供、源网荷储一体化等模式，应对新能源占比提升带来的波动性和不确定性，缓解部分地区弃风弃光问题，使数据中心成为新能源消纳的关键力量和电网调峰的关键资源。
根据国家数据局的数据，截至2026年7月底，我国八大国家算力枢纽、三个算电协同发展区已建成智算规模占全国比重超85%。
3.4. 通信网络：我国在移动通信和宽带网络方面优势明显，美国强于卫星通信
移动通信网络领域，我国正在成为行业引领者。我国的移动通信经历了1G空白、2G跟随、3G突破、4G并跑、5G领跑、6G引领的地位转变。我国4G基站数和用户数全球第一，5G基站总数525.4万个（截至2026年9月底），5G标准必要专利声明数量全球占比达42%，而美国2025Q2 5G基站数约34万个（含部分加拿大5G基站）。截至2025年6月，我国6G专利申请量约占全球的40.3%，美国35.9%。2026年5月我国成为了全球首个批复6G试验频率的国家，标志着我国6G研发从实验室测试全面进入实战阶段，将在2030年实现商用，并实现专利、标准、技术、试验全面领先。
在宽带网络的建设方面，在经历过“光进铜退”、“提速降费”、“千兆发展”等阶段后，我国已建成全球规模最大的宽带网络。截至2026年9月，我国具备千兆网络服务能力的10G-PON端口数3340万个，光缆线路总长度7673万公里，千兆宽带用户2.65亿户，占总宽带用户数的37.4%。同时为了支持数据中心的数据传输需求，骨干传输网也在加速向400Gbps迈进，中短距系统已经实现了规模化应用，长距、超长距系统正在加速商用。相比之下，美国FCC在2024年才将宽带基准从25/3 Mbps提升至100/20 Mbps，BroadbandNow在2025年3月结束的审计调查后，表示美国有2600万居民没有用上宽带，与我国“县县通千兆”、“村村通宽带”的格局差距明显。
对于偏远地区通信网络覆盖方式上，中美路径存在重大差异。目前我国已经实现了“县县通千兆、乡乡通5G”，行政村实现100%通宽带、95%以上通5G，边境管理及贸易机构实现100%通4G/5G网络。而美国由于投资回报等问题因素，仍有大量偏远地区缺乏地面网络覆盖，给卫星通信带来了更大的商业发展空间，SpaceX及星链的成长正是建立在这一地面网络难以经济覆盖的市场基础之上。
3.5. 数据中心：美国约为中国算力规模的2倍，中期选举后建设或遇阻
全球算力建设上，呈现了中美两强格局，美国算力规模约为中国2倍。根据信通院数据，2024年美国占比全球算力的44%，中国占比23%。从算力类型来看，基础算力中美国和中国占比分别为36%和29%，智能算力方面两者占比分别为46%和21%，超算算力方面两者占比分别为52%和13%。
从电力容量角度来看，中国较美国差距也仍然明显。根据SemiAnalysis的预测，到2026年底全球算力分布上来看，美国以56GW的装机容量领先，中国将达到24GW，亚洲除中国以外地区15GW，欧洲、中东和非洲（EMEA）地区为14GW。
由于美国科技厂商实现了全球化布局，全球前3大云厂商都来自美国，因而美国数据中心建设数量全球领先。在2023年以后智算驱动的数据中心建设中，由于美国同时拥有上游的芯片、下游头部模型厂商，继续成为了全球智算中心建设的引领者。与之对比来看，中国云厂商的业务主要聚焦国内，受到美国芯片限制等因素的影响，AIDC建设总体处于缺芯的状态中，限制了相关需求的释放。但是随着2027年国产芯片供给、芯片性能提升等因素的改善，我国数据中心建设有望加快。
2026年11月美国中期选举后，美国数据中心建设或面临较大的政策阻碍。根据标普全球10月的报告显示，其追踪的美国146个被延误或取消的数据中心项目中，约四分之三与地方抵制有关。同时在2026年11月美国中期选举期间，在民众的反对下数据中心已经成为了重要议题。其中占美国新建数据中心计划四分之一的得州，新当选州长的吉娜·伊诺霍萨在竞选期间多次呼吁立刻暂停数据中心开发。同时作为数据中心增长枢纽的俄亥俄和佐治亚，也同样迎来了反对数据中心建设的新州长。
3.6. 算力互联互通：提升我国算力公共资源的属性
在东数西算实现算力节点和数据枢纽资源合理配置的基础上，我国算力互联互通的建设也在持续展开，意图将西部的算力通过网络高效输送到东部，将分散在各地的算力资源进行连接，实现跨区域调度和使用，更好地解决当前各地算力资源利用不均衡的问题，提升使用效率、降低使用成本，最终建立全国一体化算力网，让用户使用算力时像用电一样方便。
2025年5月工信部发布《算力互联互通行动计划》，形成了“先互联、再成网、同步建市场”的总体思路。2026年2月工信部发布《关于组织开展国家算力互联互通节点建设工作的通知》明确建成1（国家节点）+M（区域节点）+N（行业节点）国家算力互联互通节点体系。2026年8月，工信部公布了首批17个国家算力互联互通区域节点名单，包括了北京、河北、山西、内蒙古、辽宁、黑龙江、上海、浙江、福建、湖北、广东、重庆、四川、贵州、陕西、甘肃、宁夏。11月，2026中国5G+工业互联网大会举办期间，将首发国家算力互联互通“1+M+N”行业节点。
截至2026年1月15日，体系已接入31个省（区、市）的155家企业的578个资源池、316EFLOPS智算资源、72万张GPU加速卡，部署完成1032万条算力标识，开通数据专线52条，月均调度近300次。
3.7. 六张网建设：新型电网、算力网、新一代通信网夯实AI发展底座
十五五期间，我国将全面开展六张网建设。2026年4月中央政治局会议首次将“六张网”纳入顶层部署，加强水网、新型电网、算力网、新一代通信网、城市地下管网、物流网等规划建设，2026年我国将在六张网和重点领域建设上投入超过7万亿元。
六张网的建设中，新型电网、算力网、新一代通信网都和AI发展紧密相关，将从基建角度全面构建AI产业发展底座。其中“十五五”时期新型电网拟投资超5万亿元，将更好满足用电以及新能源消纳等需求；新一代通信网预计将带动上下游总产出约7万亿元，拉动GDP增长约1.5个百分点；有关机构测算，“十五五”时期算力网建设将新增直接投资4万亿元。
4. 河南枢纽优势突出，建成超算互联网核心节点
4.1. 能源：河南发电端缺乏先天资源优势，可积极加大数据中心绿电消纳
2025年河南缺口633亿千瓦时，仍然依靠外电入豫。根据河南省能源监管办的数据，2025年全省发电量3891.96亿千瓦时，同比增加4.3%，用电量4524.78亿千瓦时，同比增加4.74%。2026年1-9月全省发电量2909.41亿千瓦时，同比减少4.24%，用电量3478.11亿千瓦时，同比减少0.52%。
河南在持续提升可再生能源发电占比，减少火电装机容量，改善发电结构。“十四五”时期，河南可再生能源装机实现三倍增长，绿电“家族”日益壮大，风电发展山地和平原并进，分散式风电装机数量居全国首位。2026年1-9月，全省装机容量17886万千瓦，较上年同期增长1627万千瓦。从结构上来看，装机容量中火电占比41%，较上年同期减少了118万千瓦，而风电、太阳能、水电装机容量占比达到57%，成为发电装机主体。
总体来看，河南在发电情况上，缺乏先天资源优势。在全省积极加大绿电发电水平的同时，可以通过加大数据中心绿电利用水平来实现算电协同，让数据中心成为新能源消纳的关键力量和电网调峰的关键资源。
4.2. 数据中心：规模总体位居全国中位水平，总体利用率较高
在用标准机架方面，全国呈现“一超多强”的阶梯式分布，区域差距显著，河南位居全国中等水平。截至2026年6月，河北在用标准机架达250万架，江苏、广东、贵州紧随其后，在用标准机架均超过140万架，是东部数字经济核心区与西部算力枢纽的典型代表，河南位居第14名。
在智算方面，资源集中性特征更为突出。截至2026年6月，河北省智算规模达556EFLOPS，内蒙古、浙江、江苏、贵州均超过150EFLOPS。北方能源型省份凭借成本成为核心承载区，东部的浙江、江苏凭借应用需求拉动快速增长，河南位居第12名。
从实际算力使用情况来看，山西、青海、新疆、吉林、湖南、江苏、河南上架率均超过75%，其中江苏、山西在机架数和上架率上都位居前列，而河北、内蒙古、贵州大量新建的算力还处于爬坡期，机架上架率尚未充分释放。
河南在算力规划方面整体采用的是以郑州市（含航空港区）为核心，洛阳、鹤壁、商丘、信阳等市为区域增长极，各地多点配套发展的“一核四极多点”总体布局。截至2026年5月底，河南全省算力规模60EFLOPS，拥有河南空港智算中心、郑州人工智能计算中心、中原算谷等重大算力项目，国家超算互联网节点项目已于2026年7月上线运行。
总体来看，河南数据中心规模总体位居全国中位水平，但是数据中心总体利用率较高。郑州在数据中心能源侧不占据先天优势，但是河南位于全国网络的枢纽，适合在满足本地化和端侧的算力需求的基础上，充当算力枢纽角色。
4.3. 算力枢纽：作为超算互联网核心节点，建成国内首个全国产十万卡AI超集群
郑州作为全国网络枢纽，位于“东数西算”八大枢纽节点的地理几何中心，5毫秒内可以到达全国多数核心城市，在链接东部算力需求和西部绿色算力资源的算力调度方面优势明显。
当前郑州已经建设成为了国家超算互联网核心节点。从2019年“嵩山”到2026年“登峰”落成，河南用7年时间，完成了算力基础设施从无到有、从有到优、从优到强的三步走。
2019年国家超级计算郑州中心启动建设，2020年“嵩山”超算通过验收，成为了全国第七家国家超级计算中心，也是河南省首个国家级重大科研基础设施。“嵩山”超级计算机理论峰值计算能力100PFLOPS，存储容量100PB，采用绿色节能的浸没式相变液冷技术，PUE值低于1.04。
2023年，国家超级计算郑州中心获科技部批复筹建国家新一代人工智能公共算力开放创新平台（筹）——“嵩山”人工智能公共算力开放创新平台。这一平台将通过大数据、云计算等技术实现资源池的共享和优化利用，推动“超算+智算”融合式发展。
随着人工智能等技术的快速发展，全社会对算力提出更高要求，算力中心亟需突破现有单体运营模式。为此，2023年4月科技部高新司在天津组织召开国家超算互联网工作启动会，并发起成立国家超算互联网联合体。2023年10月，国家超算互联网核心节点在河南郑州正式启动建设。2024年4月国家超算互联网正式上线。国家超算互联网核心节点2026年2月3万卡上线试运行，成为了国家超算互联网平台上线以来接入的全国最大单体国产AI算力资源池，2026年4月扩展到6万卡集群，2026年7月10万卡部署落地，正式上线运行。
作为我国首个全国产10万卡人工智能超集群，位于郑州的国家超算互联网核心节点（曙光8000）以超智融合架构建立算力底座，存储系统斩获IO500两项全球性能第一，整体综合计算性能更位居世界前列。曙光8000覆盖双精度64位到32位、16位、8位甚至更低精度，也提供灵活混合精度调用能力，可满足科学计算、大模型训练、人工智能推理、工业仿真等计算需求。在系统设计上，曙光8000具有“芯片、计算、存储、网络、散热、应用、服务”全链路全自研人工智能基础设施能力，从核心部件的研制到系统落地均实现全国产化。
5. 风险提示
AI技术发展不及预期；海外AI产业变化带来市场调整风险。
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