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(zhǎng)。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(zhǎng)以及能效提升速度放緩等因素推動(dòng)，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(shì)對(duì)美國(guó)電力行業(yè)影響尤為深遠(yuǎn)。研究預(yù)計(jì)，在制造業(yè)產(chǎn)出提高和電氣化進(jìn)程加快等因素的共同作用下，美國(guó)電力需求將從過去20年平均年增長(zhǎng)不超過0.5%，增長(zhǎng)為8%。其中，數(shù)據(jù)中心將成為最關(guān)鍵的增長(zhǎng)引擎。

那么，數(shù)據(jù)中心和AI對(duì)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(bào)告，對(duì)這一問題做出了量化分析。

研究者預(yù)計(jì)，2023-2030年，美國(guó)數(shù)據(jù)中心電力需求將以15%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心用電量占美國(guó)總用電量的比重將從目前的3%提高至2030年的8%。

美國(guó)數(shù)據(jù)中心電力需求

若剔除加密貨幣挖礦，預(yù)計(jì)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(shí)(TWh)，相當(dāng)于目前英國(guó)全年用電量的兩倍。

其中，AI領(lǐng)域的用電量增長(zhǎng)最為迅猛。按照基準(zhǔn)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(shí)，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(jì)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(bào)告特別指出，隨著AI從訓(xùn)練為主逐步轉(zhuǎn)向規(guī)模化應(yīng)用，以及算法迭代優(yōu)化和芯片制程工藝的不斷進(jìn)步，AI芯片的能效雖在持續(xù)提高，但由于應(yīng)用需求增長(zhǎng)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(jìn)步因素，AI領(lǐng)域的用電量增長(zhǎng)仍將超出預(yù)期。

面對(duì)數(shù)據(jù)中心和AI帶來的巨大電力需求，美國(guó)電力公司需要投資新增發(fā)電裝機(jī)和電網(wǎng)設(shè)施來保障電力供應(yīng)。

據(jù)測(cè)算，為滿足數(shù)據(jù)中心驅(qū)動(dòng)的新增電力需求，到2030年，美國(guó)電力公司需投資500億美元用于新增發(fā)電項(xiàng)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(dá)到60%和40%。這將推動(dòng)美國(guó)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(bào)告強(qiáng)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(píng)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(jì)劃新建兩條500千伏輸電線路，并購買50億美元輸電項(xiàng)目，以滿足當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)中心的供電需求。

放眼全美，預(yù)計(jì)2024-2030年，美國(guó)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(dá)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(zhǎng)約38%。

美國(guó)發(fā)電領(lǐng)域投資

在電力需求激增的同時(shí)，數(shù)據(jù)中心和AI的崛起，也為美國(guó)油氣行業(yè)提供了新的增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)基準(zhǔn)情景，到2030年，數(shù)據(jù)中心將為美國(guó)天然氣需求貢獻(xiàn)約33億立方英尺/天的增量。為保障供應(yīng)，美國(guó)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(shí)際的管道建設(shè)規(guī)模，可能遠(yuǎn)超這一預(yù)測(cè)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(jī)組滿足的數(shù)據(jù)中心新增用電，都需要配套擴(kuò)建管道，由此測(cè)算到2030年美國(guó)天然氣管道輸送能力需擴(kuò)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(jìn)，假設(shè)到2030年，所有數(shù)據(jù)中心新增用電100%由天然氣機(jī)組提供，且全部需配套擴(kuò)建管道，據(jù)此天然氣管道輸送能力需擴(kuò)大205億立方英尺/天，管道投資額高達(dá)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(zhǎng)，將為美國(guó)油氣行業(yè)中游公司帶來巨大機(jī)遇，相關(guān)公司年EBITDA增量可能高達(dá)41億美元。

顯然，在AI推動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心正成為決定美國(guó)電力和天然氣需求增長(zhǎng)的"新一極"。對(duì)電力行業(yè)而言，數(shù)據(jù)中心不僅帶來電量增長(zhǎng)，更為基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新注入強(qiáng)勁動(dòng)力。

然而，能源供需的結(jié)構(gòu)性變化，也給監(jiān)管機(jī)構(gòu)和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)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(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)改造壓力影響極大，如何因地制宜完善機(jī)制，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心合理布局，也將是一大挑戰(zhàn)。對(duì)油氣行業(yè)而言，數(shù)據(jù)中心雖為需求增長(zhǎng)打開新局面，但管網(wǎng)投資能否及時(shí)跟進(jìn)仍存在不確定性。

開發(fā)商反復(fù)權(quán)衡投資回報(bào)率，環(huán)境團(tuán)體對(duì)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(jìn)度。此外，各州在數(shù)據(jù)中心招商引資上的激烈競(jìng)爭(zhēng)，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(jī)遇和挑戰(zhàn)。電力和油氣行業(yè)應(yīng)主動(dòng)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(jī)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

作者： IDC圈編譯