日前,国际能源署(IEA)发布《2025世界能源展望》报告(以下简称《报告》)指出,人工智能及其载体数据中心的能源消耗正以较快的速度和较高的地理集中度成为电力系统不容忽视的新负荷。
《报告》指出,电力需求的增长速度都远快于总体能源需求。其中,人工智能及其载体数据中心的能源消耗正以较快的速度和较高的地理集中度成为电力系统不容忽视的新负荷。《报告》指出,2025年全球数据中心投资预计将达到5800亿美元,首次超越了全球石油供应链5400亿美元的投资规模,标志着数字经济对物理能源的基础性需求已达到前所未有的量级。从耗电量来看,为训练和部署大型AI模型而优化的服务器电力消耗预计到2030年将激增5倍,推动全球数据中心总用电量在同期内翻番。
另一方面,《报告》分析称,地理分布的极端集中性是AI电力需求的关键特征,也是其对电力系统构成独特挑战的核心原因。《报告》通过地理空间分析指出,美国、中国和欧盟目前占全球数据中心容量的82%,而未来10年预计超过85%的新增容量仍将集中在这三个地区。更关键的是,超过50%在建或已宣布的数据中心项目位于或靠近人口超百万的大城市,这些地区的电网本已承载高负荷;55%的项目规模超过200兆瓦,单个此类规模的数据中心满负荷运行时的年耗电量相当于约20万户家庭的用电总量;近三分之二的项目位于现有的数据中心集群区域。这种集群叠加效应,给本就面临并网排队和拥堵问题的局部电网带来了巨大压力。《报告》指出,例如在美国,平均并网等待时间为1~3年,但在弗吉尼亚州北部可能长达7年;在爱尔兰都柏林这一数据中心枢纽,新项目的并网申请已暂停至2028年。《报告》预测,由于电网限制和变压器等关键设备供应链紧张,到2030年约有20%的规划数据中心容量面临延迟风险。
为满足AI驱动的新负荷,电力供应结构也在发生适应性变化。《报告》指出,在全球层面,可再生能源都是新增电力供应的主要来源,若将目前各国已正式提出或规划中的战略与目标纳入考量,可再生能源将贡献数据中心约45%的用电增长量。此外,天然气发电在如美国和中东的特定市场仍扮演关键角色,国际能源署预测,基于上述语境,全球燃气发电为数据中心提供的电量到2035年将增加2200亿千瓦时。此外,核能正获得行业的关注,如科技公司对利用小型模块化反应堆为数据中心供电表现出浓厚兴趣,到2035年,其为数据中心额外提供的电量预计有望达1900亿千瓦时。
人工智能对能源系统的影响具有双重性,它既是耗能者,也是潜在的赋能者。《报告》表明,在交通和工业领域广泛采用现有的AI优化解决方案,有望到2035年将全球能效提升3%~10%,相当于节约13.5艾焦,略高于印度尼西亚当前的总能源需求。然而,《报告》也指明局限性:AI并非万能钥匙,其应用受限于高质量数据集的获取、数字基础设施的不足、隐私监管问题以及网络安全风险。同时,还需警惕回弹效应,如自动驾驶可能导致私人交通对公共交通的替代,反而增加总能耗。
面对上述预测分析,AI对长期能源前景的最终塑造仍存在高度不确定性。《报告》坦言,AI对全球GDP的总体影响范围极广,从温和性到变革性均有预测,而不同的经济增长路径将直接决定能源需求的基线。此外,AI硬件和软件模型的能效提升速度存在巨大变数,例如谷歌报告其“Gemini”模型单个提示的中位数能耗在12个月内下降了33倍,此类进步将直接影响AI自身的能源足迹。
因此,电力时代与AI革命的交汇对全球电力系统提出了前所未有的要求。系统不仅需满足总量巨大且持续增长的需求,还必须应对负荷在时空维度上日益集中的新特性,并同步完成向高比例可再生能源结构的转型。这要求电网投资、储能部署以及需求侧管理须进行革命性升级,其复杂紧迫性也由此构成世界能源转型面临的严峻考验之一。
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