中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在 AI 技術(shù)快速發(fā)展的今天，一個(gè)令人憂慮的現(xiàn)實(shí)正在顯現(xiàn)：僅僅一次 ChatGPT 查詢所需的電力，就是谷歌搜索的近 10 倍。
這個(gè)巨大的差距，不僅反映了 AI 技術(shù)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)在能源消耗上的本質(zhì)區(qū)別，更預(yù)示著全球能源消費(fèi)格局即將發(fā)生深刻變革。
近日，知名咨詢公司Gartner 在最新調(diào)查報(bào)告中發(fā)出警告，預(yù)計(jì)到 2027 年，40% 的現(xiàn)有 AI 數(shù)據(jù)中心將因電力供應(yīng)不足而面臨運(yùn)營(yíng)困境。這一預(yù)警凸顯出 AI 發(fā)展與能源供應(yīng)之間日益緊張的關(guān)系。
同時(shí)，國(guó)際投資銀行高盛集團(tuán)的研究部門(mén)也給出了類似的預(yù)測(cè)：到 2030 年，全球數(shù)據(jù)中心的用電需求將激增 160%。由此引發(fā)了各界對(duì)能源供應(yīng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和環(huán)境影響的廣泛關(guān)注。
圖 | Gartner 預(yù)測(cè)，AI 數(shù)據(jù)中心未來(lái)每年新增的 AI 服務(wù)器將新增多少能耗（來(lái)源：Gartner）
最近，谷歌、微軟、亞馬遜和 Meta 等科技巨頭正在積極投資核能發(fā)電設(shè)施。原因之一在于，他們對(duì)未來(lái)難以滿足 AI 數(shù)據(jù)中心巨大能源需求存在擔(dān)憂。
從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，數(shù)據(jù)中心的用電需求曾經(jīng)表現(xiàn)出了出奇的穩(wěn)定性。在 2015 年至 2019 年期間，盡管數(shù)據(jù)中心的工作負(fù)載增加了近兩倍，但其年度用電量仍保持在約 200 太瓦時(shí)的相對(duì)穩(wěn)定水平。
這種穩(wěn)定主要得益于數(shù)據(jù)中心在能源使用效率方面的持續(xù)改進(jìn)。然而，這種局面在 2020 年后發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變。
Gartner 公司分析師鮑勃·約翰遜（Bob Johnson）指出：“新一代超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，正在創(chuàng)造出無(wú)法滿足的巨大電力需求，這將超出公用事業(yè)提供商擴(kuò)大供電規(guī)模的速度。
特別是在處理和訓(xùn)練大模型方面，所需的計(jì)算資源和能源消耗達(dá)到了前所未有的水平?！?
據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球數(shù)據(jù)中心耗電量占總用電量的 1-2%，但預(yù)計(jì)到 2030 年這一比例將攀升至 3-4%，這種增長(zhǎng)在發(fā)達(dá)國(guó)家表現(xiàn)得尤為明顯。
特別是在美國(guó)，據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，到 2030 年，數(shù)據(jù)中心的用電量將從目前的 3% 上升到 8%，這將推動(dòng)美國(guó)電力需求以近 25 年來(lái)最快的速度增長(zhǎng)。
圖 | 高盛預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心的能源需求（來(lái)源：高盛）
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，美國(guó)公用事業(yè)公司僅在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域就需要投資約 500 億美元用于新增發(fā)電能力。
此外，到 2030 年，僅數(shù)據(jù)中心增加的用電需求將帶來(lái)每天約 33 億立方英尺的天然氣新增需求，這也意味著需要建設(shè)新的管道基礎(chǔ)設(shè)施。
高盛指出，歐洲的情況更為復(fù)雜。作為全球數(shù)據(jù)中心的重要聚集地，15% 的數(shù)據(jù)中心坐落于歐洲。到 2030 年，這些數(shù)據(jù)中心的用電需求將相當(dāng)于葡萄牙、希臘和荷蘭三國(guó)目前的總用電量。
由于歐洲擁有世界上最古老的電網(wǎng)系統(tǒng)，為滿足新建數(shù)據(jù)中心的用電需求，歐洲在未來(lái)十年內(nèi)需要投入近 8000 億歐元用于輸配電系統(tǒng)升級(jí)，以及近 8500 億歐元用于太陽(yáng)能、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電等可再生能源的開(kāi)發(fā)。
圖 | 全球多個(gè)地區(qū)和中國(guó)的電網(wǎng)“平均年齡”（來(lái)源：高盛）
更令人擔(dān)憂的是，這種用電需求的激增將直接影響電價(jià)。研究表明，大型數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商正在與主要電力生產(chǎn)商洽談，試圖確保獨(dú)立于其他電網(wǎng)需求的長(zhǎng)期穩(wěn)定電力供應(yīng)。
這種競(jìng)爭(zhēng)必然推高電價(jià)，而這些成本最終將轉(zhuǎn)嫁到 AI 產(chǎn)品和服務(wù)的使用者身上。
因此，專家建議各組織應(yīng)提前為電力成本上漲做好準(zhǔn)備，并爭(zhēng)取以合理價(jià)格簽訂長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)中心服務(wù)合同。
在環(huán)境影響方面，形勢(shì)同樣不容樂(lè)觀。預(yù)計(jì)到 2030 年，數(shù)據(jù)中心的碳排放量可能會(huì)比 2022 年翻一番以上，這給全球減排目標(biāo)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。
根據(jù)高盛的研究，僅數(shù)據(jù)中心碳排放增加帶來(lái)的“社會(huì)成本”就將高達(dá) 1250 億至 1400 億美元（按現(xiàn)值計(jì)算）。
Gartner 則估計(jì)，到 2027 年，僅用于運(yùn)行 AI 優(yōu)化服務(wù)器的電力需求將達(dá)到 500 太瓦時(shí)/年，是 2023 年水平的 2.6 倍。
短期內(nèi)，為了滿足激增的電力需求，一些原計(jì)劃退役的化石燃料發(fā)電廠可能不得不延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)期限，這將進(jìn)一步加劇環(huán)境壓力。
數(shù)據(jù)中心需要 24 小時(shí)不間斷供電，而目前必須依靠水電、化石燃料或核能發(fā)電廠才能提供如此穩(wěn)定的電力供應(yīng)。
風(fēng)能或太陽(yáng)能等可再生能源雖然環(huán)保，但在沒(méi)有配套儲(chǔ)能設(shè)備的情況下，難以滿足數(shù)據(jù)中心的持續(xù)供電需求。
圖 | 過(guò)去九年的數(shù)據(jù)中心負(fù)載變化和能耗變化（來(lái)源：高盛）
為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，業(yè)界正在探索多種解決方案。一些企業(yè)開(kāi)始加大對(duì)可再生能源的投資，并積極推動(dòng)新型核能發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化。
科技公司也在探索提高能源使用效率的創(chuàng)新方法。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，新型電池存儲(chǔ)技術(shù)或清潔能源技術(shù)（如小型核反應(yīng)堆）的發(fā)展可能會(huì)提供新的解決方案。
值得一提的是，AI 技術(shù)本身也可能通過(guò)加速醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)、教育等領(lǐng)域的創(chuàng)新，以及提高能源使用效率來(lái)貢獻(xiàn)解決方案。
最后，兩家公司的研究報(bào)告均指出，建議各企業(yè)在制定 AI 發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)，要充分考慮潛在的電力短缺風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估未來(lái)電力成本上漲的影響，并積極尋找替代方案。
有潛力的方案包括使用邊緣計(jì)算技術(shù)、采用較小的大模型等，并在開(kāi)發(fā)生成式 AI 應(yīng)用時(shí)優(yōu)先考慮計(jì)算效率。
顯然，AI 技術(shù)的發(fā)展正在重塑全球能源格局。如何在推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、維護(hù)能源安全和環(huán)境保護(hù)之間取得平衡，將是未來(lái)全球科技界和能源界共同面臨的重大挑戰(zhàn)。
