AI數(shù)據(jù)中心對電力需求影響到底有多大?
隨著人工智能(AI)應(yīng)用加速落地，數(shù)據(jù)中心作為支撐AI發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，正迎來新一輪爆發(fā)式增長。這不僅將重塑科技行業(yè)格局，更將深刻影響能源行業(yè)發(fā)展，尤其是電力行業(yè)。
最新研究指出，受AI、數(shù)據(jù)需求增長以及能效提升速度放緩等因素推動，全球數(shù)據(jù)中心電力需求有望在2015-2020年基本持平后，到2030年增加一倍以上。
這一趨勢對美國電力行業(yè)影響尤為深遠。研究預(yù)計，在制造業(yè)產(chǎn)出提高和電氣化進程加快等因素的共同作用下，美國電力需求將從過去20年平均年增長不超過0.5%，增長為8%。其中，數(shù)據(jù)中心將成為最關(guān)鍵的增長引擎。
那么，數(shù)據(jù)中心和AI對電力需求的影響究竟有多大？
2024年4月28日，Goldman Sachs發(fā)布了一篇名為Generational growth Al，data centers and the coming US power demand surge的深度報告，對這一問題做出了量化分析。
研究者預(yù)計，2023-2030年，美國數(shù)據(jù)中心電力需求將以15%的年復(fù)合增長率增長，數(shù)據(jù)中心用電量占美國總用電量的比重將從目前的3%提高至2030年的8%。
美國數(shù)據(jù)中心電力需求
若剔除加密貨幣挖礦，預(yù)計到2030年，全球數(shù)據(jù)中心用電量將比2023年增加約650太瓦時(TWh)，相當(dāng)于目前英國全年用電量的兩倍。
其中，AI領(lǐng)域的用電量增長最為迅猛。按照基準情景估算，到2030年，AI領(lǐng)域的用電量將比2023年增加約200太瓦時，占數(shù)據(jù)中心總用電量的20%左右。
以ChatGPT為代表的大型語言模型是AI計算需求飆升的主要推手。以單次搜索耗電量而言，ChatGPT約為傳統(tǒng)搜索引擎的6-10倍。
單次搜索耗電量
報告特別指出，隨著AI從訓(xùn)練為主逐步轉(zhuǎn)向規(guī)?；瘧?yīng)用，以及算法迭代優(yōu)化和芯片制程工藝的不斷進步，AI芯片的能效雖在持續(xù)提高，但由于應(yīng)用需求增長更快，AI領(lǐng)域的總體用電量仍將大幅攀升。
這意味著即使考慮技術(shù)進步因素，AI領(lǐng)域的用電量增長仍將超出預(yù)期。
面對數(shù)據(jù)中心和AI帶來的巨大電力需求，美國電力公司需要投資新增發(fā)電裝機和電網(wǎng)設(shè)施來保障電力供應(yīng)。
據(jù)測算，為滿足數(shù)據(jù)中心驅(qū)動的新增電力需求，到2030年，美國電力公司需投資500億美元用于新增發(fā)電項目。
其中，天然氣發(fā)電和可再生能源發(fā)電的占比可能分別達到60%和40%。這將推動美國天然氣需求到2030年新增約33億立方英尺/天，相當(dāng)于目前水平的10%。
報告強調(diào)，數(shù)據(jù)中心所在區(qū)域的電網(wǎng)改造壓力尤為突出。以北弗吉尼亞州的"數(shù)據(jù)中心走廊"為例，當(dāng)?shù)仉娏径嗝啄岚材茉垂静坏貌粫壕彅?shù)據(jù)中心并網(wǎng)，全面評估電網(wǎng)改造方案。
通過與區(qū)域電網(wǎng)組織的協(xié)調(diào)，該公司計劃新建兩條500千伏輸電線路，并購買50億美元輸電項目，以滿足當(dāng)?shù)財?shù)據(jù)中心的供電需求。
放眼全美，預(yù)計2024-2030年，美國電力行業(yè)輸電和配電領(lǐng)域?qū)⒎謩e投資2600億美元和4650億美元，而發(fā)電領(lǐng)域投資將達到6650億美元，這意味著"三位一體"的電力投資額將比前4年增長約38%。
美國發(fā)電領(lǐng)域投資
在電力需求激增的同時，數(shù)據(jù)中心和AI的崛起，也為美國油氣行業(yè)提供了新的增長點。根據(jù)基準情景，到2030年，數(shù)據(jù)中心將為美國天然氣需求貢獻約33億立方英尺/天的增量。為保障供應(yīng)，美國須新建約61億立方英尺/天的天然氣管道輸送能力。
需要指出的是，實際的管道建設(shè)規(guī)模，可能遠超這一預(yù)測值。研究給出了兩種樂觀情景：一種情景假設(shè)，所有天然氣機組滿足的數(shù)據(jù)中心新增用電，都需要配套擴建管道，由此測算到2030年美國天然氣管道輸送能力需擴大123億立方英尺/天，管道投資規(guī)模約150億美元；另一種情景更為激進，假設(shè)到2030年，所有數(shù)據(jù)中心新增用電100%由天然氣機組提供，且全部需配套擴建管道，據(jù)此天然氣管道輸送能力需擴大205億立方英尺/天，管道投資額高達249億美元。
圖片
可以預(yù)見，天然氣需求和管網(wǎng)投資的爆發(fā)式增長，將為美國油氣行業(yè)中游公司帶來巨大機遇，相關(guān)公司年EBITDA增量可能高達41億美元。
顯然，在AI推動下，數(shù)據(jù)中心正成為決定美國電力和天然氣需求增長的"新一極"。對電力行業(yè)而言，數(shù)據(jù)中心不僅帶來電量增長，更為基礎(chǔ)設(shè)施升級和技術(shù)創(chuàng)新注入強勁動力。
然而，能源供需的結(jié)構(gòu)性變化，也給監(jiān)管機構(gòu)和電網(wǎng)運營商出了不少難題。保障電力供應(yīng)可靠性，防范電網(wǎng)瓶頸，協(xié)調(diào)各方訴求，將成為業(yè)界面臨的重大課題。
同樣，數(shù)據(jù)中心的區(qū)位選擇對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)改造壓力影響極大，如何因地制宜完善機制，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心合理布局，也將是一大挑戰(zhàn)。對油氣行業(yè)而言，數(shù)據(jù)中心雖為需求增長打開新局面，但管網(wǎng)投資能否及時跟進仍存在不確定性。
開發(fā)商反復(fù)權(quán)衡投資回報率，環(huán)境團體對化石能源橫加阻撓，加之土地征用難度加大，都可能延緩新管道投產(chǎn)進度。此外，各州在數(shù)據(jù)中心招商引資上的激烈競爭，也可能加劇管網(wǎng)規(guī)劃的復(fù)雜性。
總的來看，數(shù)據(jù)中心和AI引發(fā)的能源變局充滿機遇和挑戰(zhàn)。電力和油氣行業(yè)應(yīng)主動求變，深化合作，加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型步伐，方能在AI新賽道搶占先機，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
作者： IDC圈編譯
