记者 李梦琳 编辑 兰素英
毫无疑问，人工智能浪潮正以前所未有的速度席卷全球，成为推动技术进步和经济增长的新引擎。 然而，在这场技术革命的背后，一个被忽视的挑战正在悄然逼近——电力供应紧张。
“明年将没有足够的电力来运行所有芯片。” 埃隆·马斯克的预测不仅是对未来的警告，也是对当前电力需求激增的深刻洞察。 《纽约客》杂志报道称，OpenAI 的 ChatGPT 每天消耗的电量相当于 17,000 个美国家庭的用电量。 这个数字令人震惊，揭示了AI对电力的巨大需求。
美银美林在最新研究报告中描绘了一幅更为紧迫的图景：预计2023年至2028年间，美国AI用电使用量将以25%至33%的复合年增长率增长。芯片设计首席执行官Arm公司甚至直言，到2030年，AI可能会消耗美国四分之一的电力。
面对这一挑战，美国电力系统正承受着前所未有的压力。 公共电网系统改造刻不容缓，但由于种种障碍，进展缓慢。 为了争夺有限的电网接入权，企业将竞争范围扩大到了科技产业欠发达的地区，例如俄亥俄州和爱荷华州。
在此背景下，探索新的电源选择变得至关重要。 核聚变、燃料电池和地热能等清洁能源技术被企业视为未来电力供应的潜在保障。
美国电力系统承压：ChatGPT每天“吃掉”1.7万户家庭用电量
“我认为明年将没有足够的电力来运行所有芯片。” 在今年3月的一次活动上，马斯克预测了AI热潮背后的电力短缺风险。
大型人工智能模型的训练和推理需要巨大的电源。 据《纽约客》杂志报道，OpenAI 的 ChatGPT 每天响应约 2 亿个请求，消耗超过 50 万千瓦时的电力，相当于 17,000 个美国家庭的用电量。 “计算能力的终结是电力。” 这虽然是一句玩笑，但却有其深刻的含义。
作为AI产业发展的领头羊，美国已经感受到了AI需求对电网的挤压。 科技企业家、前谷歌工程师 Kyle Corbitt 最近在社交媒体上透露，训练 GPT-6 的微软工程师正忙于连接分布在不同地区的 GPU，这非常困难。 事情，但他们别无选择，因为如果10万个NVIDIA H100芯片集中在一个区域，就会导致电网崩溃。
目前，美国各大科技巨头都在积极布局人工智能，并在全国范围内部署数据中心等基础设施。 接入电网已成为重要的竞争资源。 据《华盛顿邮报》报道，传统上与计算行业无关的地区，如俄亥俄州哥伦布市、爱荷华州阿尔图纳市和印第安纳州韦恩堡等，已成为数据中心开发商。 存在土地和电网接入竞争的地方。
“现在每个人都在追逐权力，他们愿意去任何地方，”房地产服务公司仲量联行数据中心市场总经理安迪·C文格罗斯（Andy Cvengros）告诉《华盛顿邮报》。 Cvengros表示，电力公司普遍表示，面对突然涌入的电力需求，他们需要评估其系统的承载能力，然后才能知道是否能够应对。
最近，数据中心开发商 Michael Halaburda 和 Arman Khalili 正忙着将波特兰地区一家废弃的瓷砖工厂改造成数据中心。 就在几个月前，他们还认为电力不是问题。 不过，电力公司最近提醒他们，需要进行“线路和负载研究”，以评估他们是否能为数据中心项目提供60兆瓦的电力，这大约是45,000个美国家庭的用电量。
据国际能源署预测，2022年美国约有2700个数据中心，电力消耗将占全国总量的4%左右。 到2026年，这一比例将达到6%。
随着AI对芯片的需求增加以及更高性能芯片集群所需的散热要求，AI行业的电力需求只会增加。 芯片设计公司Arm首席执行官雷内·哈斯(Rene Haas)近日表示担忧，如果芯片效率不提高，到2030年，AI数据中心的能耗可能高达美国电力需求的20%至25%。
美银美林在研究报告中指出，AI数据中心的扩张只是美国电力需求增长的一个因素。 其他驱动因素包括工业增长、电动汽车的普及和建筑电气化。
美银美林预计，2023年至2030年美国电力需求将以2.8%的复合年增长率（CAGR）增长。其中，2023年至2028年AI用电量将以25%至33%的复合年增长率增长年复合增长率的增加，无疑给数据中心的设计和运营带来挑战。
公共电网升级难，企业“抢电”各显绝技
面对巨大的电力需求前景，美国电力基础设施急需扩建和升级，以应对人工智能训练等事件带来的电力集中需求。 美国大部分电网基础设施建于20世纪60年代和1970年代，大多数输电线路和变压器已经运行超过25年。 它们很容易因极端天气而停电，2021年德克萨斯州因寒潮造成的停电就证明了这一点。
在此背景下，美国联邦能源管理委员会（FERC）将于5月13日召开特别会议，讨论输电问题。 据悉，会议将制定加快发展长距离输电线路项目和清洁能源项目并网的方案。
事实上，缓解电力瓶颈是拜登政府的优先事项之一，但建设国家电网涉及跨州问题和有限的联邦权力。 它还涉及大量土地购买、环境评估以及各州之间就成本问题进行讨价还价。 毕竟，这是一个漫长而复杂的过程。 数据显示，2013年，美国每年可以建设4000英里的输电线路，但如今这个数字连1000英里都不到。
面对公共电网短期内无法得到明显改善的现实，企业界开始自行寻找解决方案，以保证自身的电力供应。
采购核能是主要方向之一。 2024 年 3 月，亚马逊网络服务 (AWS) 签署协议，购买宾夕法尼亚州核电站旁边的数据中心，并可能从该核电站获得高达 960 兆瓦的专用电力。
此外，建造小型核反应堆提供专用电源也是一个想法。
微软已发布2023年招聘启事，希望找到一名核技术专家，负责评估和集成小型模块化核反应堆和微反应堆，以“为支持微软云和人工智能的数据中心提供动力”。 而且，微软还在核聚变领域做出了计划。 2023年5月，它与核聚变初创公司Helion签署了购电协议，并计划在2028年向Helion购买电力。值得一提的是，OpenAI首席执行官Sam Altman是这家初创公司的重要早期投资者。
然而，目前美国还没有一个小型模块化核反应堆，部分原因是联邦机构核管理委员会的独立监管过程漫长。 利用核聚变发电仍然是一个尚未实现的科学目标。
上述数据中心开发商 Michael Halaburda 和 Arman Khalili 转向了燃料电池和地热等更成熟的技术。 他们位于波特兰的数据中心项目将主要由天然气驱动的燃料电池供电，电网电力仅作为补充。 在德克萨斯州南部的另一个新项目中，他们甚至选择不接入电网，而是直接挖掘数百米，用地热能为数据中心供电。
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