Сначала я подумал что sqlalchemy может формировать криво запрос и вывел echo запросов, скопировал именно тот запрос который генерирует sqlalchemy в phpmyadmin и опять 300мс против 15 секунд в sqlalchemy
это после того как закешировал первый запрос? ))
ORM дает 120-500% оверхед, т.е. 5000 как в вашем случае быть не может