本報記者 林子涵

從美國科技企業(yè)密集自建電站，到歐盟計劃出臺數(shù)據(jù)中心能效方案，AI背后的“能耗賬單”已擺上多國能源與科技政策的討論桌。AI能耗問題給全球能源帶來怎樣的挑戰(zhàn)？“綠色算力”能否成為解題之道？國際社會如何更好合作應對？圍繞這些問題，本報近日邀請專家進行解讀。

AI“吃電量”有多大？

“電老虎”“能耗巨獸”“耗電大戶”……這是近來不少中外媒體為AI數(shù)據(jù)中心冠以的綽號。AI“吃電量”到底有多大？

一組數(shù)據(jù)給出答案。國際能源署(IEA)《能源與人工智能》報告顯示，數(shù)據(jù)中心作為AI運行的核心載體，其電力消耗快速增長。2024年，全球數(shù)據(jù)中心用電量達415太瓦時，占全球總用電量的1.5%，與英國全年用電量相當。隨著AI訓練和推理任務激增，這一數(shù)字預計到2030年將達到約945太瓦時，接近日本全年用電總量。

其中，發(fā)達經(jīng)濟體數(shù)據(jù)中心用電增量正快速攀升。IEA報告顯示，2024年—2030年，美國數(shù)據(jù)中心用電增量將占該國總用電需求增量的近50%；到2030年，美國AI數(shù)據(jù)處理耗電將超過鋁、鋼鐵、水泥及化工等傳統(tǒng)高耗能產業(yè)用電量總和。同期，日本數(shù)據(jù)中心用電增量占其全國電力需求增長總量的比重將超過50%；歐盟數(shù)據(jù)中心電力消耗預計在2030年達到150太瓦時，較目前規(guī)模增長約3倍。

國家應對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心戰(zhàn)略規(guī)劃部主任柴麒敏對本報記者表示，與傳統(tǒng)計算模型相比，AI大模型參數(shù)量達千億級，計算量呈指數(shù)級增長，電力消耗巨大。以美國為例，過去15年電力消費基本平穩(wěn)，近3—5年卻快速增長，很大程度上源于其布局了全球近一半的大型數(shù)據(jù)中心。AI快速擴張帶來的能耗與電力消費激增，已對全球能源供給構成現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

北京大學大數(shù)據(jù)分析與應用技術國家工程實驗室特聘副研究員王娟對本報記者表示，前沿AI模型訓練的峰值電力需求每年以2.2—2.9倍的速度膨脹。目前，AI能耗對不少國家和地區(qū)的能源沖擊已經(jīng)顯現(xiàn)。摩根士丹利預計，2025年—2028年美國數(shù)據(jù)中心累計電力缺口將達47吉瓦，這一數(shù)字相當于9個邁阿密或15個費城的總用電量。電力供給不足已成為制約AI算力擴張的核心瓶頸。

高能耗也衍生出碳排放等一系列問題。IEA預計，到2035年，全球數(shù)據(jù)中心碳排放量將從2024年的1.8億噸攀升至3億噸，雖然排放總量不足能源行業(yè)總排放量的1.5%，但數(shù)據(jù)中心已成為增速最快的排放源之一。

“當前，AI能耗問題已迅速升溫為全球焦點，其影響遠超技術經(jīng)濟范疇，上升為關乎全球能源格局和全球氣候治理的重要議題。”王娟說。

是“電老虎”，也是“綠巨人”

AI能耗巨大，但并非一道“無解題”。

專家指出，能耗壓力正在倒逼全球能源體系加速綠色低碳轉型。綠色算力，即數(shù)據(jù)中心在提供計算服務的全過程中實現(xiàn)低碳、高效、可持續(xù)的發(fā)展模式，正成為化解這一挑戰(zhàn)的關鍵路徑，有望推動AI數(shù)據(jù)中心從“電老虎”向低碳智能的“綠巨人”轉變。

從全球范圍看，主要經(jīng)濟體已結合各自實際，探索多元化能源解決方案。王娟介紹，歐盟通過政策引導，構建能源感知的數(shù)據(jù)中心生態(tài)系統(tǒng)。目前，歐洲數(shù)據(jù)中心90%的用電已來自可再生能源，70%的運營商已達到至少75%可再生能源或小時級無碳能源標準。美國在依賴天然氣、核能保障基礎負荷的同時，科技巨頭正通過長期購電協(xié)議大規(guī)模采購可再生能源，并探索重啟傳統(tǒng)核電站、投資小型模塊化反應堆等為數(shù)據(jù)中心供電。沙特阿拉伯則依托沙漠光伏和綠氫儲能，計劃打造吉瓦級零碳AI工廠，探索全天候清潔供電解決方案。

“AI的電力需求是一個涉及總量、穩(wěn)定性、時延和地理分布的復雜系統(tǒng)性問題，正倒逼全球能源基礎設施進行全面升級與戰(zhàn)略性調整。IEA在《2025世界能源展望》預測，未來10年，預計超過85%的新增容量仍將集中在美國、中國和歐盟這三個地區(qū)，而且超過一半的在建數(shù)據(jù)中心項目，都位于或靠近人口超百萬的大城市，給局部電網(wǎng)與區(qū)域協(xié)調均提出了新課題。面對AI能耗挑戰(zhàn)，代表算力供給與清潔能源消耗、高效節(jié)能技術深度融合的‘綠色算力’，已成為國際社會共同關注的解決方案。”王娟說。

在中國，數(shù)據(jù)中心正加快綠色化轉型步伐，積極采用太陽能、風能、水能等可再生能源，大幅提升綠電使用比例。從“東數(shù)西算”到“算電協(xié)同”，中國正通過構建全國一體化算力網(wǎng)，推動算力負荷與綠色電力在時空上的精準匹配。在“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點，中國也已率先實現(xiàn)新建數(shù)據(jù)中心綠電占比超過80%的目標。

“算力基礎設施具有較強‘鎖定效應’——數(shù)據(jù)中心的IT設備與相關基礎設施設計壽命一般為5—10年，如果在建設初期不設定能效標準和綠電比例，后續(xù)能耗和排放將被長期鎖定。正因如此，中國在規(guī)劃階段就明確電能利用效率(PUE)指標和綠電使用比例要求，從源頭避免走‘先建設、后治理’的老路?！辈聍杳粽f。

柴麒敏指出，當前，AI與新能源正呈現(xiàn)出相互促進、協(xié)同發(fā)展的關系。一方面，新能源能為AI發(fā)展提供綠色、可持續(xù)的能源保障。另一方面，AI也在深度賦能能源行業(yè)轉型升級。

“新能源發(fā)電有間歇性和不穩(wěn)定性的特點，風電、光伏受天氣影響較大，需要依靠海量算力進行精準預測。未來，隨著沙漠、戈壁、荒漠和海上大型基地、分布式新能源等設施大規(guī)模接入，跨時空、多維度耦合的電力電量平衡將變得更加復雜，亟需AI和物聯(lián)網(wǎng)技術進行深度優(yōu)化調度。此外，AI還有望助力可控核聚變等前沿能源技術研發(fā)，通過更高精度模擬，大幅提升研發(fā)效率。從太空光伏到太空核電站等零碳能源創(chuàng)新方向，可以更好服務AI算力空間布局，也同樣離不開AI技術的支撐。”柴麒敏說，“兩者相互交織，共同編織起一張龐大的未來科技產業(yè)圖景，為經(jīng)濟社會發(fā)展注入新的動能?！?/p>

富有挑戰(zhàn)，蘊含機遇

國際能源署署長法提赫·比羅爾表示，AI崛起讓能源行業(yè)站在技術革命的前沿，其帶來的不僅是挑戰(zhàn)，更蘊含機遇。當前，如何平衡AI創(chuàng)新與能源可持續(xù)發(fā)展，推動兩大產業(yè)深度融合與協(xié)同，是各國需要共同面對與破解的重要課題。

王娟認為，鑒于AI引發(fā)的能源挑戰(zhàn)具有全局性，國際社會在綠色算力領域存在多方面合作空間。例如，在前沿技術研發(fā)領域，各方可在太空數(shù)據(jù)中心等最前沿領域，通過共享大型科學裝置與實驗數(shù)據(jù)，聯(lián)合開展可行性研究與早期技術驗證，分攤高昂的研發(fā)成本與風險。同時，在標準制定與互認領域，各方可加強在國際電工委員會、國際標準化組織等框架下的溝通協(xié)作，推動綠色算力相關標準的比對、互認與轉化，建立全球公認的衡量尺度和接口規(guī)范。此外，在算力—電力協(xié)同調度領域，各國可在機制層面推動能源與數(shù)字經(jīng)濟主管部門建立常態(tài)化協(xié)調機制，在技術層面開發(fā)統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口和協(xié)同優(yōu)化算法，實現(xiàn)算力負載與綠電供應的實時聯(lián)動。

柴麒敏表示，隨著AI等新興產業(yè)大規(guī)模轉向新能源，以油氣為基礎的全球能源格局或將逐步改變，帶來全球能源中心的遷徙，并由此引發(fā)政治安全、產業(yè)發(fā)展、投資流向等格局的深刻變化。這一轉型進程為國際社會提供了共同探索新范式的歷史機遇。

“在這一進程中，中國憑借新能源領域的快速發(fā)展，已形成從裝備制造到技術創(chuàng)新的完整體系，在能源底層領域積累了體系性優(yōu)勢，可為全球貢獻寶貴經(jīng)驗。”柴麒敏說，一是技術經(jīng)濟協(xié)同層面，中國的AI與新能源結合的發(fā)展模式兼具創(chuàng)新性與工程可行性，且成本優(yōu)勢明顯，能夠統(tǒng)籌發(fā)展與轉型的關系，既推動增長又控制代價，形成正向溢出效應。二是基礎設施建設層面，“東數(shù)西算”等實踐展示了如何通過空間優(yōu)化布局，實現(xiàn)算力與綠電的協(xié)同發(fā)展，為全球算力資源與能源資源的跨區(qū)域配置提供了可借鑒樣本。三是前沿領域研發(fā)開拓層面，在太空能源、可控核聚變等需要全球科學界共同投入的領域，中國可發(fā)揮更大作用，與國際社會攜手突破人類能源與算力的邊界。

“從長遠看，數(shù)字化與綠色化這兩大全球性創(chuàng)新進程正在交織融合，為各國經(jīng)濟社會發(fā)展帶來新的可能性。面對AI能耗帶來的共同挑戰(zhàn)，國際社會有望通過攜手合作，在平衡中尋求突破，在挑戰(zhàn)中把握機遇，共同開辟綠色算力的未來之路。”柴麒敏說。