AI建设放缓的真正瓶颈:电网接入而非能源短缺
美国拥有足够的电力来支持AI数据中心,但将其输送到需要的地方才是问题所在。电网互联排队时间从2005年的20个月增加到2023年的55个月,成为AI发展的主要障碍。市场机制本身能有效调配发电资源,但电网基础设施规划滞后。
美国正在德克萨斯州阿比林建设史上最昂贵的项目之一——Stargate。这个由OpenAI和软银领导的合资项目预计耗资超过400亿美元,将建成一个用于训练新一代AI模型的高性能计算园区。Stargate满负荷运行时预计消耗1.2吉瓦电力,相当于31.3万个美国家庭的用电量。EpochAI和一家能源研究机构的报告预测,如果2025年的增长率保持不变,到2030年全球AI计算总功率将达到100吉瓦。
然而,这种增长面临的主要瓶颈并非能源短缺,而是电网接入问题。任何新基础设施在接入电网前,电网运营商必须研究其对电网潮流的影响,并确定是否需要升级。这一过程已严重积压:2005年中位电厂等待不到20个月,到2023年已跃升至55个月。
电网互联流程是为过去设计的,采用僵化的先到先得排队方式,导致最有价值的项目被次要项目阻塞。而且,评估条件僵化,不奖励那些愿意在短期内自给自足的电站。为迎接AI时代,电网流程必须改革。
各大AI公司CEO均表示电力供应不足。英伟达CEO黄仁勋称“未来每个数据中心都将受电力限制”,Meta的扎克伯格表示“如果能获得能源,我们会建造更大的AI训练集群”,OpenAI CEO奥特曼对国会说“AI的丰富程度将受能源丰富程度限制”。
除数据中心外,经济整体正在电气化。电价下降和技术进步推动了从随身听到iPhone、电动汽车等创新。未来技术将主要由电力驱动。
电力需求增长已使电网承压。运营商因拥堵被迫使用昂贵本地电厂,2023年美国电网低效率导致的额外成本达115亿美元,同比增长45%。ERCOT(德克萨斯州电网)预测2028年夏季供电不足,PJM(美国最大电网)2025年未能购得足够未来发电容量。
讨论何种发电技术最合适是分散注意力。关键是确保电力能高效输送到需要的地方。不同技术共存可形成更廉价、可靠、清洁的电网。市场机制能自动平衡不同能源,但电网基础设施规划是瓶颈。
美国电力市场大部分自由化,独立开发商建设电厂,当地公用事业必须连接。电网运营商的经济调度软件根据成本调度电厂,价格由边际成本设定。信号引导开发商投资。例如,太阳能过剩导致电价信号激励储能建设,ERCOT的电池储能从零增至8.6吉瓦。
然而,消费者电价并非完全由市场决定。电网基础设施成本以监管价格转嫁给消费者。监管机构对批发价格设置上限,导致必要时可靠发电机不盈利,进而引入容量市场等干预。政策如通胀削减法案对可再生能源提供税收抵免,有时导致负电价。
尽管有干预,市场仍能找到平衡。真正的瓶颈是接入电网。xAI的孟菲斯数据中心一度离网运行,安装422兆瓦现场燃气轮机,待电网升级后再接入。六成数据中心的考虑离网解决方案。