2024.06.17

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导读：美国电力研究所的分析发现，到2030年，数据中心将消耗美国4.6%到9.1%的电力。

作者 | 第一财经 高雅

上周，比尔·盖茨投资10亿美元兴建的核电站在美国怀俄明州破土动工。当地时间16日，他称自己还会追加投资：“我投资了十多亿，我还会再投资数十亿。”

而比尔·盖茨之所以要持续投资这座核电站，很大程度上是因为人工智能（AI）的发展将带来巨大的用电压力。“我们将要增建的数据中心将会增加多达10%的用电负荷。”他表示，电动汽车和电热泵等各种家用取暖设备的兴起推高了美国的用电需求，“数据中心的出现更是‘雪上加霜’。因此，大型科技公司都在研究如何为提供更多的电力添砖加瓦，使这些数据中心能够满足爆炸式增长的AI需求。”

根据国际能源署（IEA）的数据，使用OpenAI旗下的聊天机器人ChatGPT进行一次查询，耗费的电量为2.9瓦时，而谷歌搜索只需0.3瓦时，只有前者的约1/10。到2026年，与数据中心、加密货币和AI相关的电力消耗可能会增加至620到1050太瓦时。而2023年，德国的用电总量为465太瓦时，日本的总电力需求为870太瓦时。

安永战略与交易咨询服务合伙人萧富升接受第一财经记者采访时表示，AI算力扩容所需的大量电力已是当前不可规避的一个主要问题，但并非无法解决，未来可以从技术突破、资源共享和新能源利用等方面入手。

AI带来用电需求激增（来源：第一财经）

欧美政府感受到AI电力需求压力

根据IEA的数据，如果将当前谷歌上每天90亿次的搜索全部转移到ChatGPT上进行，每年的电力需求将增加10太瓦时，相当于约150万欧盟居民的用电量。

而随着数据中心等AI基础设施的遍地开花，AI相关的电力需求将迅速增长。根据投资银行高盛的研究，目前，全球数据中心的耗电量占总耗电量的1%~2%，但到2030年前，这一比例可能会上升到3%~4%，也就是翻了一番。

高盛的报告称，在欧洲，到2030年，该地区数据中心的电力需求将相当于目前葡萄牙、希腊和荷兰的总消耗量。美国电力研究所（EPRI）的分析发现，到2030年，数据中心将消耗美国4.6%到9.1%的电力。

本月初，美国众议院能源和商业小组委员会能源、气候和电网安全小组委员会举行了一场主题为“为AI提供动力”的听证会。会议纪要显示，该委员会认为，有必要将相关问题作为国家安全问题来对待。当前美国电网在满足日益增长的需求方面面临巨大挑战，其可靠性和稳定性令人担忧，美国亟需进行战略性能源规划。仅靠间歇性可再生能源不足以满足数据中心和AI技术对可靠性的高要求，因此有必要关注包括储能和稳定可调度发电资源在内的多样化发电组合。此外，美国需要对能源基础设施的建设和升级进行大量投资，对于支持AI和数据中心不断增长的需求。

在欧洲，由于担心数据中心巨大的能源使用量会对国家气候目标和电网造成过大压力，一些国家开始对本地数据中心的建设提出更多要求。

其中，德国于去年10月通过了新的《能源效率法》，专门针对数据中心在电力使用效率、可再生能源供电以及使用废热等方面作出规定。例如，从2024年起，50%的用电量必须由可再生能源供应，从2027年起，这一比例提高至100%。

去年，全球最大的数字基础设施公司之一易昆尼克斯（Equinix）、数据中心运营公司万特奇数据中心（Vantage Data Centers）和“边缘连接”（EdgeConneX）申请在都柏林新建数据中心的规划许可均被爱尔兰拒绝。事实上，自2022年起，爱尔兰电力供应委员会（EirGrid）就表示，由于电力需求的急剧增加，他们将限制新的数据中心建设，对新项目实施更严格的审批程序，并优先考虑对电网影响较小的项目。

荷兰首都阿姆斯特丹及其周边地区的地方政府也已暂停发放新数据中心的建设许可，以缓解电网负荷和管理能源需求。

科技巨头：自己动手、丰衣足食

微软、谷歌和亚马逊等科技巨头是发展AI的排头兵，而它们旗下的云计算业务部门由遍布全球的数据中心群支撑，这同时也意味着大量的能源消耗。

近日，美国能源部长格兰霍姆（Jennifer Granholm）透露，拜登政府正在与主要科技公司洽谈，要求后者投资于气候友好型电力生产，以满足自身不断增长的需求。

“如果科技公司要从电网中获取清洁电力，他们应该自己生产电力。”格兰霍姆对媒体表示，“我们一直在与数据公司讨论。大型数据公司已承诺实现净零排放，并希望获得由清洁能源产生的稳定电力供应。”

萧富升称，为满足AI带来的电力需求与节能压力，在新能源利用方面，可以采用太阳能、风能等清洁能源为数据中心供电，减少对化石燃料的依赖，降低碳排放。

科技巨头也早已开始布局。根据亚马逊官网介绍，该公司在全球拥有500多个太阳能和风能项目，仅去年就投资了100多个，连续第四年成为全球最大的可再生能源企业买家，其投资组合现在足以每年为720万户美国家庭供电。该公司称，到2025年，该公司全球用电将全部使用可再生能源，包括亚马逊网络服务公司的数据中心。

微软则在押注核能。去年5月，该公司与美国专注开发核聚变技术的私营公司Helion签订了购电协议。今年1月，微软还聘请了一位核技术总监，负责开发原子反应堆，为其数据中心供电。微软的目标是，到2025年，所有数据中心和设施都能100%地使用与年耗电量相匹配的新增可再生能源发电。

谷歌母公司Alphabet于2020年宣布了全天候无碳能源（CFE）的目标，即到2030年实现全部业务运营使用无碳能源。去年，谷歌在日本千叶县仁斋市开设首个数据中心，今年5月，该公司宣布在日本签署两份新的太阳能购电协议（PPA），支持建设新的太阳能项目，为日本电网增加60兆瓦的清洁能源容量。

除从发电源头下手外，萧富升对第一财经记者表示，科技公司还可以尝试共享AI发展所需的资源。例如，通过租赁模式最大化利用现有图形处理器（GPU）资源，缓解算力短缺问题，同时降低初期投资成本。如可行，也可以利用云计算平台提供AI算力，减少企业和研究机构部署本地基础设施的需求，实现资源共享。

萧富升认为，实现AI软硬件的技术突破是节能的另一个发力方向。“重点关注AI模型的优化、芯片效率和算法效率的提升，以及数据中心软硬件技术的进步，降低能耗。”他举例称，科技公司可以进行高能效比芯片的研发，提升算力并降低能耗；优化数据中心，通过模块化建设、强化传输能力降低能耗；以及通过芯片间带宽的提升来提高数据传输效率。

在这方面，AI芯片开发商英伟达（Nvidia）已经表示，最新的Blackwell GPU的训练性能是上一代产品Hopper的4倍，能效是25倍。

不过，萧富升表示，这些方案都并不容易实现。“技术的突破需要大量的人力、物力和资本的支持，需要解决新型芯片的商业化落地和持续性能提升问题，资源共享要求确保算力租赁服务的可靠性和成本效益，同时需要建立有效的资源共享机制，而新能源利用则需要克服可再生能源的间歇性和不稳定性，并在能源管理上实现智能化和高效化，同时还需考虑与现有能源基础设施的兼容性和过渡问题。”但他认为，“新技术的发展总是需要一个过程”。

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