AI也怕“沒電”？蓋茨砸10億美元建核電站，科技巨頭們如何佈局
2024.06.17
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導讀：美國電力研究所的分析發現，到2030年，數據中心將消耗美國4.6%到9.1%的電力。
作者 | 第一財經 高雅
上週，比爾·蓋茨投資10億美元興建的核電站在美國懷俄明州破土動工。當地時間16日，他稱自己還會追加投資：“我投資了十多億，我還會再投資數十億。”
而比爾·蓋茨之所以要持續投資這座核電站，很大程度上是因爲人工智能（AI）的發展將帶來巨大的用電壓力。“我們將要增建的數據中心將會增加多達10%的用電負荷。”他表示，電動汽車和電熱泵等各種家用取暖設備的興起推高了美國的用電需求，“數據中心的出現更是‘雪上加霜’。因此，大型科技公司都在研究如何爲提供更多的電力添磚加瓦，使這些數據中心能夠滿足爆炸式增長的AI需求。”
根據國際能源署（IEA）的數據，使用OpenAI旗下的聊天機器人ChatGPT進行一次查詢，耗費的電量爲2.9瓦時，而谷歌搜索只需0.3瓦時，只有前者的約1/10。到2026年，與數據中心、加密貨幣和AI相關的電力消耗可能會增加至620到1050太瓦時。而2023年，德國的用電總量爲465太瓦時，日本的總電力需求爲870太瓦時。
安永戰略與交易諮詢服務合夥人蕭富升接受第一財經記者採訪時表示，AI算力擴容所需的大量電力已是當前不可規避的一個主要問題，但並非無法解決，未來可以從技術突破、資源共享和新能源利用等方面入手。
AI帶來用電需求激增（來源：第一財經）
歐美政府感受到AI電力需求壓力
根據IEA的數據，如果將當前谷歌上每天90億次的搜索全部轉移到ChatGPT上進行，每年的電力需求將增加10太瓦時，相當於約150萬歐盟居民的用電量。
而隨着數據中心等AI基礎設施的遍地開花，AI相關的電力需求將迅速增長。根據投資銀行高盛的研究，目前，全球數據中心的耗電量佔總耗電量的1%~2%，但到2030年前，這一比例可能會上升到3%~4%，也就是翻了一番。
高盛的報告稱，在歐洲，到2030年，該地區數據中心的電力需求將相當於目前葡萄牙、希臘和荷蘭的總消耗量。美國電力研究所（EPRI）的分析發現，到2030年，數據中心將消耗美國4.6%到9.1%的電力。
本月初，美國衆議院能源和商業小組委員會能源、氣候和電網安全小組委員會舉行了一場主題爲“爲AI提供動力”的聽證會。會議紀要顯示，該委員會認爲，有必要將相關問題作爲國家安全問題來對待。當前美國電網在滿足日益增長的需求方面面臨巨大挑戰，其可靠性和穩定性令人擔憂，美國亟需進行戰略性能源規劃。僅靠間歇性可再生能源不足以滿足數據中心和AI技術對可靠性的高要求，因此有必要關注包括儲能和穩定可調度發電資源在內的多樣化發電組合。此外，美國需要對能源基礎設施的建設和升級進行大量投資，對於支持AI和數據中心不斷增長的需求。
在歐洲，由於擔心數據中心巨大的能源使用量會對國家氣候目標和電網造成過大壓力，一些國家開始對本地數據中心的建設提出更多要求。
其中，德國於去年10月通過了新的《能源效率法》，專門針對數據中心在電力使用效率、可再生能源供電以及使用廢熱等方面作出規定。例如，從2024年起，50%的用電量必須由可再生能源供應，從2027年起，這一比例提高至100%。
去年，全球最大的數字基礎設施公司之一易昆尼克斯（Equinix）、數據中心運營公司萬特奇數據中心（Vantage Data Centers）和“邊緣連接”（EdgeConneX）申請在都柏林新建數據中心的規劃許可均被愛爾蘭拒絕。事實上，自2022年起，愛爾蘭電力供應委員會（EirGrid）就表示，由於電力需求的急劇增加，他們將限制新的數據中心建設，對新項目實施更嚴格的審批程序，並優先考慮對電網影響較小的項目。
荷蘭首都阿姆斯特丹及其周邊地區的地方政府也已暫停發放新數據中心的建設許可，以緩解電網負荷和管理能源需求。
科技巨頭：自己動手、豐衣足食
微軟、谷歌和亞馬遜等科技巨頭是發展AI的排頭兵，而它們旗下的雲計算業務部門由遍佈全球的數據中心羣支撐，這同時也意味着大量的能源消耗。
近日，美國能源部長格蘭霍姆（Jennifer Granholm）透露，拜登政府正在與主要科技公司洽談，要求後者投資於氣候友好型電力生產，以滿足自身不斷增長的需求。
“如果科技公司要從電網中獲取清潔電力，他們應該自己生產電力。”格蘭霍姆對媒體表示，“我們一直在與數據公司討論。大型數據公司已承諾實現淨零排放，並希望獲得由清潔能源產生的穩定電力供應。”
蕭富升稱，爲滿足AI帶來的電力需求與節能壓力，在新能源利用方面，可以採用太陽能、風能等清潔能源爲數據中心供電，減少對化石燃料的依賴，降低碳排放。
科技巨頭也早已開始佈局。根據亞馬遜官網介紹，該公司在全球擁有500多個太陽能和風能項目，僅去年就投資了100多個，連續第四年成爲全球最大的可再生能源企業買家，其投資組合現在足以每年爲720萬戶美國家庭供電。該公司稱，到2025年，該公司全球用電將全部使用可再生能源，包括亞馬遜網絡服務公司的數據中心。
微軟則在押注核能。去年5月，該公司與美國專注開發核聚變技術的私營公司Helion簽訂了購電協議。今年1月，微軟還聘請了一位核技術總監，負責開發原子反應堆，爲其數據中心供電。微軟的目標是，到2025年，所有數據中心和設施都能100%地使用與年耗電量相匹配的新增可再生能源發電。
谷歌母公司Alphabet於2020年宣佈了全天候無碳能源（CFE）的目標，即到2030年實現全部業務運營使用無碳能源。去年，谷歌在日本千葉縣仁齋市開設首個數據中心，今年5月，該公司宣佈在日本簽署兩份新的太陽能購電協議（PPA），支持建設新的太陽能項目，爲日本電網增加60兆瓦的清潔能源容量。
除從發電源頭下手外，蕭富升對第一財經記者表示，科技公司還可以嘗試共享AI發展所需的資源。例如，通過租賃模式最大化利用現有圖形處理器（GPU）資源，緩解算力短缺問題，同時降低初期投資成本。如可行，也可以利用雲計算平臺提供AI算力，減少企業和研究機構部署本地基礎設施的需求，實現資源共享。
蕭富升認爲，實現AI軟硬件的技術突破是節能的另一個發力方向。“重點關注AI模型的優化、芯片效率和算法效率的提升，以及數據中心軟硬件技術的進步，降低能耗。”他舉例稱，科技公司可以進行高能效比芯片的研發，提升算力並降低能耗；優化數據中心，通過模塊化建設、強化傳輸能力降低能耗；以及通過芯片間帶寬的提升來提高數據傳輸效率。
在這方面，AI芯片開發商英偉達（Nvidia）已經表示，最新的Blackwell GPU的訓練性能是上一代產品Hopper的4倍，能效是25倍。
不過，蕭富升表示，這些方案都並不容易實現。“技術的突破需要大量的人力、物力和資本的支持，需要解決新型芯片的商業化落地和持續性能提升問題，資源共享要求確保算力租賃服務的可靠性和成本效益，同時需要建立有效的資源共享機制，而新能源利用則需要克服可再生能源的間歇性和不穩定性，並在能源管理上實現智能化和高效化，同時還需考慮與現有能源基礎設施的兼容性和過渡問題。”但他認爲，“新技術的發展總是需要一個過程”。
