兵来将挡!AI的尽头是新能源？
发布日期：2024/3/21
生成式AI（人工智能）的快速发展正在引起行业大佬们对能源方面的担忧。
今年2月，特斯拉首席执行官埃隆·马斯克在博世集团举办的BCW大会（博世物联网大会）上表示，人工智能计算的约束条件是可预测的，“我在一年多前就预测过芯片短缺，下一个短缺的将是电力。我认为明年将没有足够的电力来运行所有的芯片”。此前在瑞士达沃斯世界经济论坛年会上，OpenAI（美国人工智能研究公司）首席执行官山姆·奥特曼也表示，人工智能将消耗比人们预期更多的电力，未来的发展需要能源突破，而发展方向是核聚变或更便宜的太阳能和储能。
近日的报道在一定程度上印证了上述两位人工智能行业领军人物的看法。该报道提到，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29千瓦时电力，也就是说，ChatGPT每天用电量是家庭用电量的1.7万多倍。
AI的尽头是新能源吗？作为算力的主要载体，数据中心的用电量和供能方式正在发生变化，或许从中可以窥见一二。
数据中心的绿电趋势
数据中心是为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所，包括主机房、辅助区、支持区和行政管理区等。作为算力基础设施的重要组成部分，数据中心是促进5G（第五代移动通信技术）、人工智能、云计算等新一代数字技术发展的数据中枢和算力载体，对于数字经济增长具有重要助推作用。
中国通服数字基建产业研究院发布的《中国数据中心产业发展白皮书（2023年）》（以下简称《白皮书》）显示，2019年后全球数据中心产业开始步入算力中心阶段，云计算、大数据、AI、物联网等新数字技术的加速发展，显著驱动了数据云存储及智能算力需求的增长，促使数据中心增速迎来逆势上扬，2019年至2022年复合增长率约20%。
中国通信工业协会数据中心委员会专家、科智集团咨询总监张福林说，AI算力需求的激增推动了数据中心规模的扩大。AI应用涉及大量的深度学习、模式识别等复杂计算任务，需要更强大的底层算力支撑。为了满足这一需求，数据中心必须不断增加服务器数量、提升网络带宽、优化存储结构，以提供足够的算力资源。
与此同时，数据中心用电量和二氧化碳排放量处于增长态势。《白皮书》预计，到2025年，全国数据中心用电量达到1200亿度，全国数据中心的二氧化碳排放总量预计将达到1亿吨，约占全国排放总量的1.23%。
节能优化和能源替换是两大减排途径，天使投资人、人工智能专家郭涛告诉经济观察报记者，随着全球对可持续发展和减少碳足迹的关注日益增加，数据中心作为能源消耗的重要部分，其能源来源受到越来越多的关注。新能源，包括太阳能、风能、水能等可再生能源，正逐渐成为数据中心的能源选择。
“这些清洁能源不仅能减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，还能在某些情况下提供高收益，尤其是当可再生能源项目与政府补贴和税收优惠结合时。此外，随着AI技术的进步，数据中心可以通过智能算法优化能源使用效率，例如通过预测性维护减少设备故障，或者通过负载管理确保高效运行。这种结合AI和新能源的模式，不仅能够提高能源使用效率，还能够在不牺牲性能的前提下实现环境可持续性。”郭涛说。《白皮书》指出，数据中心可再生能源利用率在未来几年有望快速改善。根据国际环保组织绿色和平研究，2018年，中国数据中心可再生能源使用比例仅为23%。到2020年，中国数据中心可再生能源利用率达到30%左右。未来几年，随着国家及各省市加大对数据中心化石能源使用的约束，新型储能、分布式光伏等技术及应用的规模化发展，数据中心可再生能源利用率将大幅提升，绿电占比或将大于50%。
新能源的应用挑战
目前，中国移动、腾讯、光环新网等多家企业已在绿色数据中心方面进行了不少探索。腾讯官网披露，近年来，该公司在中国各地的数据中心屋顶上安装了光伏板（太阳能板）。正因如此，腾讯2023年的自发新能源装机量超过32兆瓦，是前一年的两倍。目前总装机量超过50兆瓦，年发电量6000万千瓦时，相当于3万户家庭一年的用电量。
据中国电子节能技术协会数据中心节能技术分会信息，去年7月，河南移动首个应用于大型数据中心的分布式光伏发电项目正式投入运行。该项目平均年发电量将超过23万度，每年可节约标准煤70吨，对应减少二氧化碳排放量约135吨。
此外，光环新网曾在深交所投资者互动平台回应表示，该公司在上海嘉定和北京房山数据中心园区尝试光伏发电项目，利用建筑物屋顶面积布置太阳能板，为数据中心运行供电，由于布置面积有限，只能满足少量供电需求。
目前，数据中心仍然主要采用火电供能。张福林表示，目前数据中心用电中新能源使用比例约为34%。一些领先的数据中心服务商及科技企业提出节能减排行动方案，作出碳中和承诺，未来数据中心新能源使用比例将会更高，达到40%—50%。“采用新能源的趋势令人鼓舞，但在实践中也存在一些挑战。”郭涛表示，虽然长期来看，新能源可能更经济，但初期投资往往较高，这对于许多企业来说是重大的财务负担；其次，虽然可再生能源技术正在快速发展，但在一些地区，这些技术可能还不够成熟或可靠，需要进一步研究和开发。
张福林也提到，自建新能源发电设施如太阳能光伏板或风力发电机组，无疑会增加数据中心的前期投资成本。他以一个18MW（兆瓦）满载运行机房为例，全部采购绿电全年将带来额外的约150万元以上运营成本，这对于许多数据中心运营商来说是一笔不小的开支。
郭涛认为，基础设施的适应性也是一个问题。数据中心通常需要稳定的能源供应来保证服务的连续性和可靠性。可再生能源的间歇性，如太阳能和风能的不可预测性，可能会对数据中心的运营造成影响。因此，需要有足够的储能系统或其他补充能源来确保能源供应的稳定。此外，不同地区的政策支持程度不同，可能也会加速或阻碍新能源在数据中心的应用。
“采用新能源为数据中心提供算力是一个重要的趋势，它有助于实现环境保护和可持续发展的目标。然而，这一过程需要克服成本、技术成熟度、基础设施适应性和政策监管等方面的挑战。”郭涛说。
来源： 经济观察报
