毫無(wú)疑問(wèn)，人工智能（AI）的浪潮正在以前所未有的速度席卷全球，成為推動(dòng)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎。然而，在這場(chǎng)技術(shù)革命的背后，一個(gè)被忽視的挑戰(zhàn)正悄然逼近——緊張的電力供應(yīng)。

“明年將沒(méi)有足夠的電力來(lái)運(yùn)行所有的芯片?！卑Ｂ　ゑR斯克的預(yù)言不僅是對(duì)未來(lái)的警示，更是對(duì)當(dāng)前電力需求激增的深刻洞察。《紐約客》雜志報(bào)道指出，OpenAI的ChatGPT每天消耗的電力相當(dāng)于1.7萬(wàn)個(gè)美國(guó)家庭的用電量。這一數(shù)字令人震驚，更揭示了AI對(duì)電力的巨大需求。

而在其最新研報(bào)中，美銀美林描繪了一幅更加緊迫的圖景：美國(guó)的AI電力使用量預(yù)計(jì)將在2023年至2028年間以25%~33%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。芯片設(shè)計(jì)公司Arm首席執(zhí)行官更是直言，到2030年AI可能會(huì)用掉美國(guó)四分之一的電力。

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，美國(guó)的電力系統(tǒng)正遭受前所未有的壓力。公共電網(wǎng)系統(tǒng)的改造迫在眉睫，卻因種種障礙而進(jìn)展緩慢。企業(yè)為了爭(zhēng)奪有限的電網(wǎng)接入權(quán)限，已經(jīng)將競(jìng)爭(zhēng)延伸到了科技產(chǎn)業(yè)并不發(fā)達(dá)的地區(qū)，如俄亥俄、愛(ài)荷華等地。

在這樣的背景下，探索新的電力供應(yīng)方案變得至關(guān)重要。核聚變、燃料電池和地?zé)崮艿惹鍧嵞茉醇夹g(shù)，正在被企業(yè)視為未來(lái)電力供應(yīng)的潛在保障。

美國(guó)電力系統(tǒng)承壓：ChatGPT一天“吃”掉1.7萬(wàn)個(gè)家庭的用電量

“我認(rèn)為，明年將沒(méi)有足夠的電力來(lái)運(yùn)行所有的芯片。”在今年3月的一場(chǎng)活動(dòng)中，馬斯克如此預(yù)言AI熱潮背后的電力短缺風(fēng)險(xiǎn)。

AI大模型的訓(xùn)練和推理需要巨大的電力供應(yīng)。據(jù)《紐約客》雜志報(bào)道，OpenAI的ChatGPT每天要響應(yīng)大約2億個(gè)請(qǐng)求，消耗的電力超過(guò)50萬(wàn)度，相當(dāng)于1.7萬(wàn)個(gè)美國(guó)家庭的用電量?！八懔Φ谋M頭是電力”，這雖然是句玩笑話，但卻有其深刻之處。

作為AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的領(lǐng)頭羊，美國(guó)已經(jīng)感受到了AI需求對(duì)電網(wǎng)的擠壓。技術(shù)創(chuàng)業(yè)者、前谷歌工程師凱爾科比特（KyleCorbitt）近日在社交媒體上透露，訓(xùn)練GPT-6的微軟工程師們正忙著把分布在不同地區(qū)的GPU連接起來(lái)，這是一件很困難的事情，但他們別無(wú)選擇，因?yàn)槿绻?0萬(wàn)塊英偉達(dá)H100芯片集中放在一個(gè)區(qū)域，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰。

當(dāng)前，美國(guó)各大科技巨頭都在積極部署AI，在全國(guó)各地部署數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)設(shè)施，電網(wǎng)的接入權(quán)限成為了重要的競(jìng)爭(zhēng)資源。據(jù)《華盛頓郵報(bào)》報(bào)道，傳統(tǒng)上與計(jì)算產(chǎn)業(yè)毫無(wú)關(guān)聯(lián)的地區(qū)，如俄亥俄州的哥倫布市、愛(ài)荷華州的阿爾圖納市和印第安納州的韋恩堡市都成為了數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商爭(zhēng)奪土地和電網(wǎng)接入權(quán)限的地方。

“現(xiàn)在所有人都在追逐電力，他們?cè)敢馊ト魏蔚胤??！狈康禺a(chǎn)服務(wù)公司仲量聯(lián)行數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)董事總經(jīng)理AndyCvengros對(duì)《華盛頓郵報(bào)》表示。據(jù)Cvengros，電力公司普遍表示，面對(duì)突然涌入的電力需求，他們需要評(píng)估自己的系統(tǒng)承載能力后才知道能否應(yīng)對(duì)。

最近，數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商MichaelHalaburda和ArmanKhalili正忙著將波特蘭地區(qū)一家廢棄的瓷磚工廠改造成數(shù)據(jù)中心。就在幾個(gè)月前，他們還認(rèn)為電力不是問(wèn)題，然而最近電力公司卻提醒他們，需要進(jìn)行“線路和負(fù)載研究”，以評(píng)估是否能為這個(gè)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目提供60兆瓦的電力，這大約是4.5萬(wàn)戶美國(guó)家庭的用電量。

據(jù)國(guó)際能源署的數(shù)據(jù)，2022年美國(guó)共有約2700個(gè)數(shù)據(jù)中心，電力消耗占全國(guó)總量的4%左右，到2026年，這一比例將達(dá)到6%。

隨著AI對(duì)芯片的需求越來(lái)越大，以及更高性能的芯片群所需要的冷卻需求，AI產(chǎn)業(yè)的電力需求將會(huì)只增不減。芯片設(shè)計(jì)公司Arm的首席執(zhí)行官ReneHaas近日憂心忡忡地表示，如果不提高芯片的效率，到2030年AI數(shù)據(jù)中心的耗電量可能高達(dá)美國(guó)電力需求的20%到25%。

美銀美林在研報(bào)中指出，AI數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張還只是美國(guó)電力需求增長(zhǎng)的因素之一，其他推動(dòng)因素還包括工業(yè)增長(zhǎng)、電動(dòng)汽車的普及以及建筑電氣化。

美銀美林預(yù)測(cè)，2023年至2030年，美國(guó)電力需求將以2.8%的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，其中，AI的電力使用量將在2023年至2028年間以25%到33%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，這無(wú)疑將給數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)帶來(lái)挑戰(zhàn)。

公共電網(wǎng)升級(jí)難，企業(yè)各顯神通“搶電”

在巨大的電力需求前景下，美國(guó)的電力基礎(chǔ)設(shè)施亟需擴(kuò)容和升級(jí)，以應(yīng)對(duì)AI訓(xùn)練等事件帶來(lái)的電力集中需求。美國(guó)的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施多建成于上世紀(jì)60至70年代，且多數(shù)輸電線路和變壓器運(yùn)行超過(guò)25年，容易因極端天氣影響而斷電，2021年寒潮導(dǎo)致的得克薩斯州大停電便是證明。

在此背景下，美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）將于5月13日召開(kāi)特別會(huì)議，討論電力輸送問(wèn)題。據(jù)悉，會(huì)議將制定計(jì)劃，加速遠(yuǎn)距離輸電線項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)和清潔能源項(xiàng)目接入電網(wǎng)的事宜。

實(shí)際上，緩解電力瓶頸是拜登政府的優(yōu)先事項(xiàng)之一，但是建設(shè)全國(guó)電網(wǎng)涉及跨州問(wèn)題，聯(lián)邦政府權(quán)力有限，此外這還涉及到大量的土地購(gòu)買、環(huán)境評(píng)估和各州之間有關(guān)成本的討價(jià)還價(jià)，終究是一個(gè)漫長(zhǎng)和繁雜的過(guò)程。數(shù)據(jù)顯示，在2013年，美國(guó)每年還能建造4000英里的輸電線，而如今這一數(shù)字連1000英里都達(dá)不到。

在公共電網(wǎng)短期內(nèi)無(wú)法顯著改善這一現(xiàn)實(shí)面前，企業(yè)界開(kāi)始自己尋找解決辦法，保障自家電力供應(yīng)。

購(gòu)買核能就是主要方向之一。2024年3月，亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司（AWS）簽署了一項(xiàng)協(xié)議，將在賓夕法尼亞州的一個(gè)核電站旁購(gòu)買一個(gè)數(shù)據(jù)中心，并有可能從該廠獲得高達(dá)960兆瓦的專用電力。

此外，建立小型核反應(yīng)堆來(lái)專門供電也是一條思路。

微軟2023年開(kāi)出招聘啟事，希望尋找一名核技術(shù)專家，負(fù)責(zé)評(píng)估和整合小型模塊化核反應(yīng)堆和微反應(yīng)堆，“為支持微軟云和人工智能的數(shù)據(jù)中心提供動(dòng)力”。而且，微軟還在核聚變領(lǐng)域布局，2023年5月便與核聚變初創(chuàng)公司Helion簽署了一項(xiàng)電力購(gòu)買協(xié)議，計(jì)劃于2028年從Helion購(gòu)買電力。值得一提的是，OpenAICEO山姆阿爾特（300825）曼正是這家初創(chuàng)公司的早期重要投資者。

不過(guò)，目前，美國(guó)還沒(méi)有一個(gè)小型模塊化核反應(yīng)堆，部分原因是聯(lián)邦機(jī)構(gòu)核管理委員會(huì)漫長(zhǎng)的獨(dú)立監(jiān)管程序。而利用核聚變發(fā)電也仍是一個(gè)尚未實(shí)現(xiàn)的科學(xué)目標(biāo)。

前述數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)商MichaelHalaburda和ArmanKhalili則轉(zhuǎn)向了燃料電池和地?zé)岬容^為成熟的技術(shù)。他們?cè)诓ㄌ靥m的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目將主要由天然氣為燃料的燃料電池供電，電網(wǎng)的電力只起到補(bǔ)充作用。在得克薩斯州南部的另外一個(gè)新項(xiàng)目中，他們甚至選擇不接入電網(wǎng)，而是直接挖掘數(shù)百米，以地?zé)岚l(fā)電為數(shù)據(jù)中心供電。