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数据中心电力需求增长,真的“爆”了吗?

CDCC  · 公众号  ·  · 2025-02-21 13:55

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01

·电力需求增长的惊人 “预言”·

最近,数据中心的电力需求问题成了热门话题,尤其是随着人工智能技术的日益普及,各种惊人的观点频繁见诸媒体。大家普遍觉得,数据中心正在让电力需求呈 “爆炸性” 增长。
据媒体报道称,全球好多地方的人工智能数据中心用电需求猛增,现有的电力设施根本满足不了,甚至 喊出 人工智能已对全球电力系统造成严重破坏” 这样的话 。 在美国 到2030年,美国数据中心用电量预计将从2022年全美总量的3%攀升至8% 在英国 ,人工智能在今后10年用电量预计将飙升500%; 在瑞典 ,数据中心用电量在今后10年将翻一番,至2040年还会再翻一番; 据预测,到2030年,数据中心将占欧盟电力需求的3.2%,比2018年增长18.5%。 除此之外,还有沙特、马来西亚和新加坡等地规划建设的数据中心要是全力运行,用电量会超过这些国家现有的可再生能源发电量。 更夸张的是,到2034年,全球数据中心能耗预计将达1580亿千瓦时,这和印度全国的用电量相当。
马斯克也预测过,为了满足人工智能和电动汽车的需求,未来几年会出现电力短缺,到2025年,电力供应可能都不够给越来越多的人工智能芯片供电。 据《纽约客》杂志报道,OpenAI的热门聊天机器人ChatGPT每天可能要消耗超过50万千瓦时的电力,以响应用户的大约2亿个请求。 相比之下,美国家庭平均每天使用约29千瓦时的电力。将ChatGPT每天的用电量除以普通家庭的用电量,可以发现ChatGPT每天的用电量是家庭用电量的1.7万多倍。
这些数据和观点乍一听,确实挺吓人,好像数据中心马上就要把全球的电力都吸干了,一场电力危机迫在眉睫。但事实真的是这样吗?这些预测有没有可能夸大了数据中心电力需求增长的影响呢?

02

·迷雾背后:真实数据说话·

为了弄清楚真相,咱们得看看真实的数据和靠谱的研究。近日,美国Bipartisan Policy Center和Koomey Analytics联合发布的 题为 《电力需求增长与数据中心: 为困惑者提供的指南》报告,就给我们提供了不一样的视角。
报告里明确提到, 虽然有些地区的数据中心电力需求增长明显,可 从美国全国范围来看,电力需求并没有出现大家担心的 “爆炸性” 增长。 比如说,2023年美国的电力需求甚至比2022年还低。这就说明,至少从美国全国层面,数据中心还没对电力需求造成那种夸张的影响。
再看具体数据, 美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的报告显示 ,2023-2028年美国数据中心电力需求每年增长13-27%,到2028年,数据中心年用电量可能达到74-132吉瓦,占美国总电力消耗的6.7%到12% 。还有国际能源署的数据显示,2022年美国约2700个数据中心,电力消耗占全国总量的4%左右,到2026年预计达到6% 。这些数据表明, 数据中心电力需求确实在增长,但还没到失控的地步

03

·地区差异:局部与整体的区别·

在探讨数据中心电力需求增长时,地区差异也是一个不可忽视的重要因素。 虽然美国某些州,如乔治亚州和弗吉尼亚州,数据中心电力需求增长十分显著( 乔治亚州的电力需求预计到2033年增长75%,弗吉尼亚州的峰值负荷预计增长50% ),但这只是局部现象,并不能代表美国全国乃至全球的整体情况。
以乔治亚州为例,由于其具有电力成本低、光纤基础设施完备以及税收优惠政策等吸引力,吸引了众多科技巨头在此设立数据中心。像亚马逊云计算部门亚马逊网络服务 (AWS)计划在佐治亚州投资至少110亿美元,以扩大其基础设施,并支持各种云计算和人工智能技术。谷歌、Meta、微软等巨头也纷纷扎根于此。这使得该地区的数据中心建设年增长率在2024年中期高达76%。房地产数据公司Green Street的数据显示,到2028年,亚特兰大地区的数据中心电力需求可能激增至超过4000兆瓦,是2012年的近30倍 。
弗吉尼亚州同样如此,它已成为数据中心的主要枢纽,自2019年以来,已有94座新 设施接入,得益于密集的光纤主干网和四条海底光缆的支持 。道明尼能源公司预计,到2024年下半年,被称为 “世界数据中心之都” 的弗吉尼亚州数据中心能源需求几近翻倍。
然而,我们不能因为这两个州的数据中心电力需求增长显著,就认为美国全国的数据中心电力需求都在爆炸式增长。 在整体层面上,数据中心电力需求增长并没有像某些局部地区表现得那么突出。
在全球范围内,不同国家和地区的数据中心发展水平和电力需求增长情况也各不相同。一些发展中国家,由于信息技术产业尚处于发展阶段,数据中心的规模和数量相对较少,电力需求增长也较为平缓。而在一些发达国家,虽然部分地区数据中心电力需求增长较快,但其他地区可能增长缓慢甚至没有明显增长。所以,在 评估数据中心电力需求增长时,我们必须综合考虑全国和全球的情况,不能以偏概全,被局部的现象所误导。

04

·数据中心不是唯一 “耗电大户”·

1)其他电力需求增长源

其实, 数据中心只是电力需求增长的一部分,还有很多其他因素也在推动电力需求上升。 就拿工业电气化来说,随着制造业不断升级,越来越多的工厂采用电动设备,对电力的需求自然水涨船高。德国副总理兼经济与气候保护部部长罗伯特・哈贝克就表示,由于电气化程度的提高,德国的电力需求将大幅增加,预计德国未来大部分交通、供热和工业都将使用电力。电力需求预计从当时的550太瓦时,到2030年将达到700至750太瓦时,到2045年很容易达到1000太瓦时。
交通电气化也是个重要因素,电动汽车的普及速度越来越快。《中国电气化年度发展报告 2022》显示,2021-2022年,我 国工业部门电气化率达26.2%、建筑部门电气化率达44.9%、交通部门电气化率达3.9%; 2021年, 全国纯电动重卡汽车销量9650辆,较上年增长近2倍,其中换电重卡占比超过30%。可以想象,以后路上跑的电动汽车越来越多,充电的需求会给电力系统带来多大压力。
家庭供暖电气化也在增加电力需求。在一些集中供热管网覆盖不到的地方,空气源热泵、水源热泵、蓄热电锅炉等新型电采暖设备逐渐被推广使用。建筑供暖供冷与生活消费领域替代电量快速增长,2021年我国完成替代电量241.1亿千瓦时,同比增长 10%。
2)数据中心电力需求占比

对比这些因素,数据中心的电力需求虽然增长明显,但在总电力需求增长里占的比例相对有限。就算按照高盛预测的,到2030年,数据中心耗电占美国总用电量的8% ,这也说明还有92%的用电量来自其他领域。所以,只盯着数据中心的电力需求,而忽略其他方面,显然是不全面的。

05

·科技进步带来的节能曙光·

1)AI 技术提升能效
虽然AI数据中心的电力需求增长备受关注,但AI技术本身在节能方面也展现出巨大潜力。AI系统在软件、算法和训练方法上的创新,能大幅提升能效,降低未来电力需求预期。比如,中国AI初创公司深度求索(DeepSeek)发布的新型生成式AI模型,效率比OpenAI、谷歌等同类模型更高,开发成本也更低 。这一进展就印证了AI技术在提升能效上的可能性。随着技术不断进步,未来AI模型在训练和运行过程中,或许能以更低的电力消耗完成任务。
2)数据中心节能措施

数据中心自身也在积极采取节能措施。在硬件设备上,采用高效服务器、节能型存储 设备等,能降低设备运行时的电力消耗。就像一些能源星级认证的服务器,能源利用效率更高,能减少能源浪费 。同时,在服务器冷却技术上,液冷技术已从“锦上添花”演变为“绝对刚需”。随着全球对这项技术需求的激增,Mordor Intelligence等机构预测,到2029年,液冷技术市场的规模将达到148亿美元。

在运营管理方面,优化冷却系统是关键。通过采用冷热通道隔离技术,将冷气和热气分离,减少冷却负荷,提高能源利用效率。数据中心还利用智能能源管理系统,通过 数据分析和预测,优化能源使用,避免浪费 。此外, 在冷却系统里,引入液冷循环泵智能控制策略,依托智能能源管理系统数据,根据服务器实时负载与温度,精准调控泵速。服务器负载低、发热少时,降低泵速,减少冷却液循环量以节能;负载升高、温度上升时,提高泵速加强散热。这般精细化管理,进一步增强了液冷系统的节能成效,彰显出数据中心在控制电力需求增长、迈向可持续发展的努力。

06

·结  语·

综合以上分析,我们可以看出, 数据中心电力需求增长的担忧确实在一定程度上被夸大了。 虽然数据中心电力需求增长显著,但从整体来看,它只是众多电力需求增长因素之一,在总电力需求增长中的占比相对有限。而且,随着科技进步,数据中心在节能方面也有很大的发展空间。

所以,政策制定者、监管机构和投资者在评估电力需求增长时,一定要基于最新的数据和模型,避免被那些未经证实的预测误导。只有这样,我们才能更准确地把握未来电力需求的发展趋势,制定出合理的电力发展规划,让电力行业更好地服务于经济社会的发展。

参考资料:

1)美国数据中心花式“寻电”

2)人工智能数据中心,电老虎来袭

3)算力狂飙,美国上演电力争夺战!

4)大规模数据中心“吃电喝水”,在欧洲遇阻

5)ChatGPT每天耗电超50万度,是美国普通家庭1.7万多倍

6)AI势不可挡!亚马逊再砸110亿美元扩建佐治亚州数据中心

7)2024年下半年,弗吉尼亚州能源需求激增近一倍

8)德国官员:本国电气化程度提高 电力需求将大增9)《中国电气化年度发展报告2022》

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第三届数据中心液冷大会”将于2025年3月27日在杭州召开 ,这场行业盛事将集结数据中心领域的顶尖专家、技术大牛和学术研究者,共同探讨创新趋势,携手谋划合作机遇,助力行业蓬勃发展。

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