中美电力大PK，谁将占领人工智能先机？

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中国近30年的电力消费和装机都在快速增长，AI用电增长的风险相对更可控，政策重点是引导其使用更多可再生能源。2024年7月，国家发展改革委等四部门发布《数据中心绿色低碳发展专项行动计划》；2025年3月，国家发展改革委等部门下发《关于促进可再生能源绿色电力证书市场高质量发展的意见》，要求国家枢纽节点新建数据中心绿色电力消费比例要在80%基础上进一步提升。

华北电力大学教授丁肇豪在《知识分子·科学四十人》座谈上表示，AI和数据中心的快速增长，要求电力能源行业必须做中长期的预测和规划，要从总量上评估电源供应和输电通道建设等方面是否能够满足需求。此外，基于数据中心未来对电网产生的系统影响，要考虑是否拥有足够多的手段保障电网安全。

AI对电力系统的冲击几何？

AI的出现，让数字技术对电力的需求剧增。在AI出现之前，传统数据中心的IT负载容量（是指数据中心中所有IT设备，如服务器、存储设备、网络设备等在正常运行时所需的电力总和）约为5兆瓦（MW）-25兆瓦。一个以AI为重点的超大规模数据中心IT负载容量可达到100兆瓦或更多，每年消耗的电力相当于10万个家庭。

IEA报告预计， 到2030年，全球数据中心的用电量将是2024年的2倍以上， 达到945TWh左右，略高于日本目前的总用电量。按照目前的发展趋势， 到2035年，全球数据中心的用电量将上升到1200TWh左右。

2005年以来全球数据中心用电情况

（来源：IEA）

目前美国有六个州的数据中心已经消耗了当地超过10%的电力供应，最高的弗吉尼亚州达到25%。全球数据中心耗电量占比最高的国家是爱尔兰，已达到约20%。

算力带来的电力需求呈现集中的特点，使得算力枢纽地区的电力负荷占比和影响更加突出。

中国信通院云计算与大数据研究所有关专家发表的《算力协同发展内涵与关键举措研究》一文指出，随着“东数西算”政策推进，新建的大型、超大型算力中心向八大枢纽节点转移，截至2023年底，八大枢纽节点机架数占全国七成以上，其中京津冀和长三角占比分别为21.5%和24.5%，枢纽节点呈现负荷聚集度高、密度大的特点，在夏季等用电高峰时段对局地、局时电网安全稳定运行带来挑战。张家口市数据中心用电量占全社会用电量的比重已经从2019年的6.8%增长至2023年的20.1%。

在2024年IEEE（电气电子工程师学会）电力与能源协会年会上，PJM（美国最大的电网运营商，负责美国13个州以及华盛顿特区的电力系统运行与管理）电力规划负责人介绍说，PJM涵盖了美国主要数据中心的富集区，近期突然发现需要对电力规划做出重大调整，因为许多新的数据中心需要接入电网，而现有的输电能力和电能供应能力无法满足这些新的需求。

彭博新能源财经预计，到2035年，PJM所辖地区将占美国数据中心总容量的49%。该地区包括弗吉尼亚州（“数据中心巷”所在地）和俄亥俄州（新兴增长枢纽）等数据中心大州。

埃隆·马斯克在旗下xAI公司推出Grok-3大模型的发布会上说，研发大模型最大的困难是为自建数据中心提供能源。因为该数据中心所在地区的能源供应不足，马斯克不得不租用了全美国四分之一的移动冷却设施，在数据中心的建筑外围临时补充了一排又一排的小型发电机，才使该模型的训练得以完成。

彭博新能源财经发布的报告称，为了AI庞大的计算需求，GPU等专用芯片安装于服务器机架——容纳一排排计算设备的高大金属框架里。与非AI服务器机架相比，这些机架目前消耗多达10倍的电力。这种电力和密度的激增正在改变数据中心的设计、冷却和供电方式。

中国信通院发布的《中国绿色算力发展研究报告（2024）》指出，生成式人工智能（AIGC）要求服务器提供高密度的算力服务，传统的2.5KW（千瓦）-4KW的单柜已经不能满足AIGC市场的需求，20KW-40KW的高密度服务逐渐成为主流。

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