人工智能(AI)是電老虎，每天在吞噬巨大的電能。據(jù)報(bào)道，OpenAI的ChatGPT每天消耗超過(guò)50萬(wàn)千瓦時(shí)的電力，以響應(yīng)2億個(gè)用戶的請(qǐng)求，而美國(guó)一個(gè)家庭平均每天的用電量約為29千瓦時(shí)。
AI耗電迅猛，科技巨頭因此發(fā)出缺電警告。特斯拉CEO馬斯克強(qiáng)調(diào)說(shuō)，人工智能的快速發(fā)展和自動(dòng)駕駛汽車的開(kāi)發(fā)進(jìn)展可能導(dǎo)致電力短缺。對(duì)芯片的需求“比以往任何一次的淘金熱都要大”，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，按照目前AI每6個(gè)月翻一番計(jì)算增長(zhǎng)速度是不可持續(xù)的。美國(guó)有可能到2025年面臨沒(méi)有足夠的電力為所有計(jì)算機(jī)芯片供電。
AI電力消耗巨大
根據(jù)全球數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)組織之一的“國(guó)際正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(huì)”預(yù)測(cè)，到2025年，AI業(yè)務(wù)在全球數(shù)據(jù)中心用電量中的占比，將從2%猛增到10%。而荷蘭國(guó)家銀行數(shù)據(jù)科學(xué)家亞歷克斯·德弗里斯在一篇論文中估計(jì)，到2027年，AI的用電量可能占全球總用電量的0.5%。據(jù)他推算，如果谷歌將生成式AI技術(shù)整合到每次搜索中，每年將消耗約290億千瓦時(shí)的電量。這比肯尼亞、危地馬拉和克羅地亞等國(guó)一年的用電量還要多。
目前還不清楚全球數(shù)據(jù)中心的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)究竟需要多少電力。但大多數(shù)人都認(rèn)為，推動(dòng)AI發(fā)展所需的數(shù)據(jù)中心將需要大量電力，這可能會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)壓力，并阻礙向清潔能源的過(guò)渡。亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)工程副總裁比爾·瓦斯說(shuō)，全球每3天就會(huì)增加一個(gè)新的數(shù)據(jù)中心。微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨表示，電力是決定數(shù)據(jù)中心能否盈利的關(guān)鍵因素，而AI消耗的電力是驚人的。在標(biāo)普全球舉辦的名為劍橋能源周(CERAWeek)的會(huì)議上，人們對(duì)AI需要大量電力沒(méi)有任何爭(zhēng)議。
機(jī)器學(xué)習(xí)消耗了大量能量。所有這些為電子郵件摘要、聊天機(jī)器人和霍默·辛普森演唱會(huì)視頻提供動(dòng)力的AI模型都在以兆瓦/小時(shí)為單位的巨額服務(wù)器提供電力。但似乎沒(méi)有人，甚至是這些技術(shù)公司能夠確切地說(shuō)出到底消耗了多少電力。目前只能按照估計(jì)來(lái)計(jì)算，這些數(shù)字是部分的和偶然的，只能提供AI總能源消耗量的一部分。這是因?yàn)闄C(jī)器學(xué)習(xí)模型具有難以置信的可變性，能夠以顯著方式改變其功耗。Meta、微軟和OpenAI等公司不愿意分享相關(guān)信息。
人工智能研究專家薩沙·盧西奧尼表示，做出最新估計(jì)的挑戰(zhàn)在于，隨著人工智能的盈利，公司變得更加隱秘。回到幾年前，像OpenAI這樣的公司會(huì)公布它們的培訓(xùn)制度的細(xì)節(jié)，比如，什么樣的硬件以及培訓(xùn)持續(xù)多久。但最新的模型，如ChatGPT和GPT-4，根本不存在相同的信息。盧西奧尼撰寫了幾篇研究人工智能能源使用的論文，稱這種保密性部分是由于公司之間的競(jìng)爭(zhēng)，但也是為了轉(zhuǎn)移批評(píng)。
美國(guó)電力供應(yīng)趨于緊張
美國(guó)在二次世界大戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與電力消耗密切聯(lián)系。1950年美國(guó)消耗了3000億千瓦時(shí)的電力。1970年和1990年分別達(dá)到1.39萬(wàn)億和2.83萬(wàn)億千瓦時(shí)。進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)的電力需求平均年增長(zhǎng)率僅為1%。這一事實(shí)定義了此后的政策制定、監(jiān)管和投資模式。在這種環(huán)境下，長(zhǎng)期戰(zhàn)略投資很難證明是合理的。相反，該行業(yè)的組織方式是以最大的成本效益運(yùn)行，最大限度地減少過(guò)剩的電網(wǎng)和發(fā)電能力，并以較低的費(fèi)率將收益轉(zhuǎn)移給消費(fèi)者。
這種電力運(yùn)行模式遇到了AI迅猛發(fā)展，美國(guó)將面臨電力短缺的困境。三種趨同的經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)正在推動(dòng)從幾十年的電力需求近乎零增長(zhǎng)突然轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌母煸鲩L(zhǎng)軌跡。首先，AI的繁榮釋放了對(duì)數(shù)據(jù)中心的巨大新投資。其次，聯(lián)邦工業(yè)政策的新時(shí)代正在吸引許多工業(yè)和制造業(yè)部門的新投資。最后，大規(guī)模電氣化的加速效應(yīng)，最顯著的是在交通領(lǐng)域，也在住宅和商業(yè)供暖以及工業(yè)供暖應(yīng)用領(lǐng)域。
今年初，美國(guó)能源分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，今年的電力零售總額將創(chuàng)下歷史新高。北美電力可靠性公司大幅提高了對(duì)未來(lái)十年峰值電力需求的預(yù)測(cè)，未來(lái)10年的預(yù)計(jì)需求增長(zhǎng)幾乎是5年前的2倍。
美國(guó)電力研究所稱，拜登任期的一半時(shí)間內(nèi)，美國(guó)新建或擴(kuò)建了150多家工廠。這是自上世紀(jì)90年代初以來(lái)，美國(guó)工廠建設(shè)從未有過(guò)的現(xiàn)象。英特爾、臺(tái)積電、三星和美光這四家最大的制造商正在美國(guó)建造新半導(dǎo)體工廠，一旦投入運(yùn)營(yíng)，其用電量可能是西雅圖市的2倍多。僅這些超級(jí)工廠中的每一家就要使用一個(gè)中等城鎮(zhèn)的電力。
尋求核聚變發(fā)電
多年來(lái)，科技公司和硅谷億萬(wàn)富翁們一直在向核聚變投資，將核聚變視為可持續(xù)能源，并能實(shí)現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型。Oklo是由OpenAI首席執(zhí)行官奧特曼支持的核初創(chuàng)公司之一，他將人工智能和廉價(jià)的綠色能源描述為實(shí)現(xiàn)未來(lái)“富足”相輔相成的要素。2021年奧特曼向核聚變初創(chuàng)公司Helion Energy投資3.75億美元時(shí)表示：“從根本上講，在當(dāng)今世界，你隨處可見(jiàn)的兩種限制性商品是智能和能源。”
去年5月微軟與Helion Energy簽訂購(gòu)電協(xié)議，Helion計(jì)劃在2028年前讓首座核融合電廠開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，目標(biāo)發(fā)電量達(dá)50兆瓦(MW)。目前Helion Energy已獲得超過(guò)5.7億美元的資金。目前預(yù)計(jì)Helion Energy第七代機(jī)器“北極星”(Polaris)有可能在今年上線發(fā)電，將用高功率電磁脈沖、氦-3燃料來(lái)實(shí)現(xiàn)聚變。
在美國(guó)，資金正在流入開(kāi)發(fā)核聚變技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)。美國(guó)核聚變工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，截至2022年，從事核聚變技術(shù)開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)的超過(guò)30家企業(yè)的融資總額至少達(dá)到48億美元。2021年10月至2022年7月各公司的融資總額達(dá)到28億美元。核聚變能源一直被視為有望在2050年前后實(shí)現(xiàn)商用化的“理想技術(shù)”，希望通過(guò)技術(shù)革新早日實(shí)現(xiàn)商用化的投資急劇增加。麻省理工學(xué)院創(chuàng)辦的Commonwealth Fusion Systems于2021年成功獲得行業(yè)史上最大規(guī)模的18億美元融資。該公司的目標(biāo)是在2030年代建成核聚變發(fā)電機(jī)組。
美國(guó)是世界上最大的核能生產(chǎn)國(guó)，約占全球核能發(fā)電量的30%。2022年，美國(guó)核反應(yīng)堆的發(fā)電量為772太瓦時(shí)(TWh)，占總發(fā)電量的18%。美國(guó)39%的電力來(lái)自天然氣發(fā)電?！锻浵鳒p法案》于2022年8月簽署成為法律。該法案通過(guò)對(duì)現(xiàn)有大型核電站和更新的先進(jìn)反應(yīng)堆的投資和稅收優(yōu)惠，以及高含量低濃縮鈾(HALEU)和氫氣生產(chǎn)，為現(xiàn)有和新的核開(kāi)發(fā)提供支持。
暫緩化石燃料退出
馬斯克強(qiáng)調(diào)需要清潔能源發(fā)電來(lái)解決這一問(wèn)題，并提議從化石燃料過(guò)渡到可再生能源。根據(jù)馬斯克的計(jì)算，新方案將涉及30兆瓦的風(fēng)能和太陽(yáng)能園區(qū)以及240太瓦時(shí)的存儲(chǔ)容量。但遠(yuǎn)水不解近渴。可再生能源仍然只占美國(guó)電力結(jié)構(gòu)的20%左右。在這個(gè)背景下，不斷飆升的電力消耗已經(jīng)推遲了堪薩斯州、內(nèi)布拉斯加州、威斯康星州和南卡羅來(lái)納州的煤電廠關(guān)閉。根據(jù)美國(guó)能源信息署(EIA)的估計(jì)，2024年燃煤發(fā)電廠機(jī)組的退役數(shù)預(yù)計(jì)在6至8人之間，這低于2023年關(guān)閉的22個(gè)機(jī)組。
去年3月美國(guó)總統(tǒng)拜登批準(zhǔn)了大規(guī)模的“柳樹(shù)”(Willow)計(jì)劃，將在石油資源豐富的阿拉斯加州北坡進(jìn)行開(kāi)采。拜登批準(zhǔn)原油生產(chǎn)商康菲公司(ConocoPhillips)的“柳樹(shù)”項(xiàng)目，將允許該公司在三處地點(diǎn)開(kāi)采，最多可達(dá)199口油井。不過(guò)拜登拒絕批準(zhǔn)在其他兩處地點(diǎn)開(kāi)采，而康菲公司則同意放棄目前在阿拉斯加州擁有的大約2700公頃的土地租約。“柳樹(shù)”項(xiàng)目有可能生產(chǎn)每天最多達(dá)18萬(wàn)桶石油。
投資者押注電力股
美國(guó)那些逐浪AI熱潮的投資者已將目光轉(zhuǎn)向了擁有并運(yùn)營(yíng)發(fā)電廠的企業(yè)。今年迄今為止，擁有最具競(jìng)爭(zhēng)力核能發(fā)電能力的美國(guó)最大核電站所有者Constellation Energy的股價(jià)今年已累計(jì)上升60%，同期的NRG Energy漲了32%。在此之際，Wolfe Research股票分析師Steve Fleishman指出，美國(guó)電力市場(chǎng)已連續(xù)7年處于緊張狀態(tài)。與此同時(shí)，由于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商面臨長(zhǎng)期積壓，新發(fā)電能力從規(guī)劃階段到商業(yè)運(yùn)營(yíng)所需的時(shí)間只會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)。
Talen Energy與亞馬遜公司今年3月宣布了一項(xiàng)核電購(gòu)買協(xié)議，這明確顯示出隨時(shí)可用的清潔電力可收取高價(jià)。據(jù)Reaves Asset Management分析師Rodney Rebello估計(jì)，基于已公布的條款，與其核電廠在當(dāng)今電力市場(chǎng)上所能獲得的價(jià)格相比，Talen Energy似乎至少得到了50%的溢價(jià)。現(xiàn)場(chǎng)燃料電池供電的供應(yīng)商Bloom Energy是另一個(gè)潛在受益者。幫助建設(shè)輸電線路的Quanta Services年初至今已上漲了18%。
AI和電力已成為未來(lái)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，生成式AI的應(yīng)用前景不可想象，支撐AI發(fā)展的電力成為名副其實(shí)的支柱產(chǎn)業(yè)。電力系統(tǒng)正變得更加復(fù)雜。過(guò)去電網(wǎng)將能源從中央發(fā)電站輸送出去，現(xiàn)在電力系統(tǒng)越來(lái)越需要支持分布式發(fā)電機(jī)、電網(wǎng)和用戶之間的多向電力流動(dòng)。生成式AI不僅在促進(jìn)，而且在幫助電力產(chǎn)業(yè)發(fā)生變化。美國(guó)正在發(fā)生的AI和電力的故事可以給中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供一個(gè)參考。
來(lái)源：第一財(cái)經(jīng) 作者系上海師范大學(xué)天華學(xué)院商學(xué)院經(jīng)濟(jì)學(xué)教授
評(píng)論