大型科技公司计划如何满足人工智能对电力的巨大需求

 经济学人：

随着数据中心的能源需求越来越大，超大规模数据中心的创造力也越来越强

美国科技巨头是数字领域的大师。然而，当他们在人工智能（AI）上投入巨额资金时，他们的雄心壮志却在现实世界中遭遇制约。芯片和数据中心设备（例如变压器和开关设备）的短缺意味着价格飙升和漫长的等待。能源供应也同样紧迫，因为公用事业公司难以满足硅谷的需求。7月24日，唐纳德·特朗普总统发布了一项“人工智能行动计划”，将美国停滞不前的能源产能描述为对美国“人工智能主导地位”的威胁。大型科技公司如何应对日益严重的电力短缺？

图表：《经济学人》

由于超大规模企业（Alphabet、亚马逊、微软和 Meta）制定了越来越雄心勃勃的人工智能计划，对人工智能的需求正在飙升。这些企业都依赖数据中心来运行其服务。7 月 23 日，谷歌母公司 Alphabet 宣布，将把 2025 年的资本支出增加 100 亿美元，达到 850 亿美元。由于这些企业正在斥巨资建设更大、更耗电的数据中心，预计今年这些超大规模企业的总支出将达到 3220 亿美元，高于四年前的 1250 亿美元（见图 1）。Meta 的老板马克·扎克伯格最近公布了“普罗米修斯”项目，该项目位于路易斯安那州，由多个类似的数据中心组成，占地面积几乎相当于曼哈顿。

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新设施的耗电量比以往任何时候都要大。几年前，一架装满人工智能芯片的服务器所需的电量大约是非人工智能服务器的十倍。劳伦斯伯克利国家实验室的一项研究发现，2023年美国数据中心的用电量为176太瓦时（ TWh）。预计到2028年，这一数字将增至325至580太瓦时（见图2），占美国总用电量的7%至12%，其中超大规模数据中心约占一半。

人工智能不断变化的需求使情况更加复杂。 如今，大部分计算能力都用于训练人工智能模型。随着这项技术的应用越来越广泛，更多的计算能力将用于“推理”，即人工智能系统响应查询。为了加快响应速度，许多业内人士认为，推理数据中心需要靠近人们使用软件的地方。但在城市附近，可用的土地和电力供应更加困难。

面对电力短缺，美国科技巨头们正将目光转向那些不太适合其他需求的地区。许多受青睐的地区，例如北弗吉尼亚州，拥有优惠的税收政策，并且靠近传输数据的高容量光纤电缆，已经挤满了数据中心。一位前高管表示， 企业正在 转向 “不太理想的地方”。然而，即使是俄勒冈州希尔斯伯勒和俄亥俄州哥伦布等新地点，房地产公司世邦魏理仕的帕特·林奇解释说，也正变得“人满为患” 。空置率接近历史最低水平，原定于2028年竣工的中心也已被预订一空。

另一个策略是与规模较小的竞争对手合作。今年6月，谷歌宣布将从人工智能云服务提供商CoreWeave租赁数据中心容量，CoreWeave已与微软签署了一份类似的五年期100亿美元租赁协议。此类“新云”的部分容量来自对曾经用于加密货币挖矿的设施的改造。

科技公司也在四处寻找新的能源来源。亚马逊网络服务公司（AWS）计划从发电公司Talen Energy手中收购并开发一个核动力数据中心。由于担心增加当地居民的电费，该交易被监管机构叫停。7月15日，谷歌宣布了一项价值30亿美元的交易，收购宾夕法尼亚州一座水坝的水电。超大规模企业也在直接委托电力项目方面发挥着越来越重要的作用。这不仅包括直接与电力公司达成交易，还包括在数据中心建设发电能力，以减少对电网连接的依赖。

电力供应商Bloom Energy的一项调查发现，数据中心负责人预计到2030年，27%的设施将拥有现场电力，而去年这一比例仅为1%。谷歌去年12月与开发商Intersect Power签署了一项价值200亿美元的协议，将建设一个数据中心和配备电池储能系统的太阳能发电场。Meta的Prometheus项目的部分电力将来自该地点开采的天然气。

超大规模企业的迫切需求正在推动新型发电来源的开发。谷歌已与开发小型模块化反应堆（SMR）的初创公司Kairos Power达成协议，从2030年起提供核电。亚马逊已投资另一家SMR初创公司X-energy。谷歌和Meta签署了地热能协议，利用地壳热量。微软正在尝试将氢燃料电池作为数据中心的备用电源。

提高电网灵活性是确保可靠能源供应的另一种方法。杜克大学的泰勒·诺里斯表示，电力系统的设计是为了应对极端需求。比如，在德克萨斯州，一个阳光明媚的炎热早晨，人们会蜂拥而至打开空调。如果数据中心同意在高峰时段不使用电网电力，而是利用电池或使用现场发电机，那么就可以在不给电网造成过重负担的情况下增加更多电力。

采取此类措施的数据中心运营商可以优先获得电网电力。埃隆·马斯克旗下的XAI公司就参与了其位于孟菲斯的数据中心的一项灵活性计划。研究机构SemiAnalysis认为，这有助于其更快地获得电力。科技巨头们也在以其他方式提供支持。谷歌已与电缆制造商CTC Global合作，帮助公用事业公司和各州升级输电线路。

最后一个策略是走向海外。海湾国家的数据中心容量预计将大幅增长，大型主权财富基金正在为这些国家的建设提供资金。太阳能资源丰富的西班牙是另一个热门目的地。马来西亚曾是亚洲数据中心的热点，部分原因在于廉价的能源，尽管7月1日生效的数据中心附加费可能会让这些超大规模数据中心的建设者望而却步。

做出正确的选择至关重要。建设大型数据中心可能会遇到麻烦。据报道，由人工智能初创公司Open ai和日本科技投资者巨头软银牵头的“星际之门计划”因在电力供应商和选址方面出现分歧而遭遇挫折。前 Meta 高管、现任顾问的彼得·弗里德 (Peter Freed) 指出，在偏僻的地方建设用于训练模型的高度定制数据中心可能不是一个好主意。“我担心搁浅资产风险，”他说。而且，由于没有人知道未来两年对人工智能的需求会是多少，即使是最先进的人工智能模型也可能无法给出明确的建议。