隨著人工智能(AI)應用加速落地，數據中心作為支撐AI發展的重要基礎設施，正迎來新一輪爆發式增長。這不僅將重塑科技行業格局，更將深刻影響能源行業發展，尤其是電力行業。

最新研究指出，受AI、數據需求增長以及能效提升速度放緩等因素推動，全球數據中心電力需求有望在2015-2020年基本持平后，到2030年增加一倍以上。

這一趨勢對美國電力行業影響尤為深遠。研究預計，在制造業產出提高和電氣化進程加快等因素的共同作用下，美國電力需求將從過去20年平均年增長不超過0.5%，增長為8%。其中，數據中心將成為最關鍵的增長引擎。

那么，數據中心和AI對電力需求的影響究竟有多大？

2024年4月28日，Goldman Sachs發布了一篇名為Generational growth Al，data centers and the coming US power demand surge的深度報告，對這一問題做出了量化分析。

研究者預計，2023-2030年，美國數據中心電力需求將以15%的年復合增長率增長，數據中心用電量占美國總用電量的比重將從目前的3%提高至2030年的8%。

美國數據中心電力需求

若剔除加密貨幣挖礦，預計到2030年，全球數據中心用電量將比2023年增加約650太瓦時(TWh)，相當于目前英國全年用電量的兩倍。

其中，AI領域的用電量增長最為迅猛。按照基準情景估算，到2030年，AI領域的用電量將比2023年增加約200太瓦時，占數據中心總用電量的20%左右。

以ChatGPT為代表的大型語言模型是AI計算需求飆升的主要推手。以單次搜索耗電量而言，ChatGPT約為傳統搜索引擎的6-10倍。

單次搜索耗電量

報告特別指出，隨著AI從訓練為主逐步轉向規模化應用，以及算法迭代優化和芯片制程工藝的不斷進步，AI芯片的能效雖在持續提高，但由于應用需求增長更快，AI領域的總體用電量仍將大幅攀升。

這意味著即使考慮技術進步因素，AI領域的用電量增長仍將超出預期。

面對數據中心和AI帶來的巨大電力需求，美國電力公司需要投資新增發電裝機和電網設施來保障電力供應。

據測算，為滿足數據中心驅動的新增電力需求，到2030年，美國電力公司需投資500億美元用于新增發電項目。

其中，天然氣發電和可再生能源發電的占比可能分別達到60%和40%。這將推動美國天然氣需求到2030年新增約33億立方英尺/天，相當于目前水平的10%。

報告強調，數據中心所在區域的電網改造壓力尤為突出。以北弗吉尼亞州的"數據中心走廊"為例，當地電力公司多米尼安能源公司不得不暫緩數據中心并網，全面評估電網改造方案。

通過與區域電網組織的協調，該公司計劃新建兩條500千伏輸電線路，并購買50億美元輸電項目，以滿足當地數據中心的供電需求。

放眼全美，預計2024-2030年，美國電力行業輸電和配電領域將分別投資2600億美元和4650億美元，而發電領域投資將達到6650億美元，這意味著"三位一體"的電力投資額將比前4年增長約38%。

美國發電領域投資

在電力需求激增的同時，數據中心和AI的崛起，也為美國油氣行業提供了新的增長點。根據基準情景，到2030年，數據中心將為美國天然氣需求貢獻約33億立方英尺/天的增量。為保障供應，美國須新建約61億立方英尺/天的天然氣管道輸送能力。

需要指出的是，實際的管道建設規模，可能遠超這一預測值。研究給出了兩種樂觀情景：一種情景假設，所有天然氣機組滿足的數據中心新增用電，都需要配套擴建管道，由此測算到2030年美國天然氣管道輸送能力需擴大123億立方英尺/天，管道投資規模約150億美元；另一種情景更為激進，假設到2030年，所有數據中心新增用電100%由天然氣機組提供，且全部需配套擴建管道，據此天然氣管道輸送能力需擴大205億立方英尺/天，管道投資額高達249億美元。

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可以預見，天然氣需求和管網投資的爆發式增長，將為美國油氣行業中游公司帶來巨大機遇，相關公司年EBITDA增量可能高達41億美元。

顯然，在AI推動下，數據中心正成為決定美國電力和天然氣需求增長的"新一極"。對電力行業而言，數據中心不僅帶來電量增長，更為基礎設施升級和技術創新注入強勁動力。

然而，能源供需的結構性變化，也給監管機構和電網運營商出了不少難題。保障電力供應可靠性，防范電網瓶頸，協調各方訴求，將成為業界面臨的重大課題。

同樣，數據中心的區位選擇對當地電網改造壓力影響極大，如何因地制宜完善機制，引導數據中心合理布局，也將是一大挑戰。對油氣行業而言，數據中心雖為需求增長打開新局面，但管網投資能否及時跟進仍存在不確定性。

開發商反復權衡投資回報率，環境團體對化石能源橫加阻撓，加之土地征用難度加大，都可能延緩新管道投產進度。此外，各州在數據中心招商引資上的激烈競爭，也可能加劇管網規劃的復雜性。

總的來看，數據中心和AI引發的能源變局充滿機遇和挑戰。電力和油氣行業應主動求變，深化合作，加快數字化轉型步伐，方能在AI新賽道搶占先機，實現高質量發展。

作者： IDC圈編譯