人工智能推動全球能源需求增長,數據中心電力需求激增

人工智能(AI)技術的快速發展正在重塑全球能源需求格局,其中數據中心成爲這場變革的核心。高盛預測,到2030年,AI數據中心將推動全球電力需求較2023年水平增長165%,對基礎設施和能源戰略產生深遠影響。

美國數據中心建設支出在三年內增長了兩倍,超大規模企業加快數據中心建設以滿足AI需求。儘管如此,在大多數主要市場,第三方設施仍接近滿負荷運轉。高盛負責數字基礎設施研究的高級股票研究分析師James Schneider表示:“未來五到六年內,我們預測全球數據中心市場的電力需求將大幅增長。”

目前全球電力消費量約爲55吉瓦,其中超過一半用於雲計算。電子郵件和存儲等傳統工作負載佔約三分之一,而AI僅佔14%。到2027年,總消費量預計將達到84吉瓦,AI的佔比將急劇上升。

電力密度和需求增長

增長不僅體現在數量上,也體現在強度上。高盛預測,平均電力密度將從目前每平方英尺162千瓦上升至2027年的176千瓦。James Schneider指出,不斷上升的電力密度和需求是關鍵挑戰,“從長期來看,我們看到數據中心的排放強度有可能大幅下降,甚至可能在絕對排放量上實現下降”。

高盛分析師舉例稱,根據國際能源署(IEA)數據,一次ChatGPT查詢大約需要2.9瓦時的電力,幾乎是一次Google搜索的10倍。當這種需求被數百萬次交互放大時,負載很快會急劇上升。

增長情景預測

高盛爲增長建模了三種情景。基準情景預測,到2027年需求將增長50%,達到92吉瓦;較慢的AI採用情景下增長14%;而更快的AI采用则可能推动年增长率達到20%。

高盛指出,歐洲正面臨約170吉瓦的數據中心項目儲備,相當於該大陸當前電力使用量的三分之一。高盛股票研究董事總經理Alberto Gandolfi表示:“電力需求的拐點至關重要,因爲歐洲的電力需求已經連續15年下降。”高盛稱,到2030年,歐洲數據中心的電力需求將相當於葡萄牙、希臘和荷蘭的總和。

滿足不斷增長的電力需求需要前所未有的投資。僅美國的公用事業公司就需要爲數據中心新增500億美元的發電能力,而到2030年,全球電網升級成本可能高達7200億美元。

高盛全球研究院副總裁Frank Long表示:“將現有設施改造以支持電力密度的巨大躍升正變得複雜且受限。我們將需要新的、專門爲AI設計的基礎設施來驅動下一代。”

過去,效率提升曾讓整體電力消耗保持穩定,但就在AI需求加速之際,這些改進已放緩。高盛預計,40%的新增電力產能將來自可再生能源,其中陸上風能和太陽能的成本競爭力強於天然氣。然而,可再生能源的間歇性特徵意味着混合解決方案仍然必不可少,需要結合綠色電力、電池和天然氣。

而隨着科技公司尋求可靠、低碳的基荷選項,核電正在重新獲得青睞。僅在美國,已簽署超過10吉瓦的新核電產能合同。高盛研究部的Brian Singer強調,該行業的可持續承諾與核電投資高度契合,而美國和瑞士等市場的政治態度轉變正在爲更多新建核反應堆敞開大門。

此外,新的AI模型可能通過提高計算效率來改變預測。但高盛堅持認爲,即便硬件和算法改進,AI的採用規模仍將繼續推動龐大的數據中心需求。冷卻系統(在超大規模運營商的能源消耗中佔比高達40%)將繼續是效率改進的核心關注點。正如高盛分析師所言:“從長期來看,隨着新電力來源和基礎設施戰略的應用,我們看到數據中心排放強度有可能大幅下降,甚至可能在絕對排放量上減少。”

全球電力消費量 2023年 2027年預測
總電力消費量 55吉瓦 84吉瓦
AI佔比 14% 急劇上升
電力密度預測 當前 2027年
平均電力密度 162千瓦/平方英尺 176千瓦/平方英尺
AI採用情景 基準情景 較慢AI採用 更快AI採用
到2027年需求增長 50% 14% 年增長率20%