随着人工智能(AI)应用加速落地，数据中心作为支撑AI发展的重要基础设施，正迎来新一轮爆发式增长。这不仅将重塑科技行业格局，更将深刻影响能源行业发展，尤其是电力行业。

最新研究指出，受AI、数据需求增长以及能效提升速度放缓等因素推动，全球数据中心电力需求有望在2015-2020年基本持平后，到2030年增加一倍以上。

这一趋势对美国电力行业影响尤为深远。研究预计，在制造业产出提高和电气化进程加快等因素的共同作用下，美国电力需求将从过去20年平均年增长不超过0.5%，增长为8%。其中，数据中心将成为最关键的增长引擎。

那么，数据中心和AI对电力需求的影响究竟有多大？

2024年4月28日，Goldman Sachs发布了一篇名为Generational growth Al，data centers and the coming US power demand surge的深度报告，对这一问题做出了量化分析。

研究者预计，2023-2030年，美国数据中心电力需求将以15%的年复合增长率增长，数据中心用电量占美国总用电量的比重将从目前的3%提高至2030年的8%。

美国数据中心电力需求

若剔除加密货币挖矿，预计到2030年，全球数据中心用电量将比2023年增加约650太瓦时(TWh)，相当于目前英国全年用电量的两倍。

其中，AI领域的用电量增长最为迅猛。按照基准情景估算，到2030年，AI领域的用电量将比2023年增加约200太瓦时，占数据中心总用电量的20%左右。

以ChatGPT为代表的大型语言模型是AI计算需求飙升的主要推手。以单次搜索耗电量而言，ChatGPT约为传统搜索引擎的6-10倍。

单次搜索耗电量

报告特别指出，随着AI从训练为主逐步转向规模化应用，以及算法迭代优化和芯片制程工艺的不断进步，AI芯片的能效虽在持续提高，但由于应用需求增长更快，AI领域的总体用电量仍将大幅攀升。

这意味着即使考虑技术进步因素，AI领域的用电量增长仍将超出预期。

面对数据中心和AI带来的巨大电力需求，美国电力公司需要投资新增发电装机和电网设施来保障电力供应。

据测算，为满足数据中心驱动的新增电力需求，到2030年，美国电力公司需投资500亿美元用于新增发电项目。

其中，天然气发电和可再生能源发电的占比可能分别达到60%和40%。这将推动美国天然气需求到2030年新增约33亿立方英尺/天，相当于目前水平的10%。

报告强调，数据中心所在区域的电网改造压力尤为突出。以北弗吉尼亚州的"数据中心走廊"为例，当地电力公司多米尼安能源公司不得不暂缓数据中心并网，全面评估电网改造方案。

通过与区域电网组织的协调，该公司计划新建两条500千伏输电线路，并购买50亿美元输电项目，以满足当地数据中心的供电需求。

放眼全美，预计2024-2030年，美国电力行业输电和配电领域将分别投资2600亿美元和4650亿美元，而发电领域投资将达到6650亿美元，这意味着"三位一体"的电力投资额将比前4年增长约38%。

美国发电领域投资

在电力需求激增的同时，数据中心和AI的崛起，也为美国油气行业提供了新的增长点。根据基准情景，到2030年，数据中心将为美国天然气需求贡献约33亿立方英尺/天的增量。为保障供应，美国须新建约61亿立方英尺/天的天然气管道输送能力。

需要指出的是，实际的管道建设规模，可能远超这一预测值。研究给出了两种乐观情景：一种情景假设，所有天然气机组满足的数据中心新增用电，都需要配套扩建管道，由此测算到2030年美国天然气管道输送能力需扩大123亿立方英尺/天，管道投资规模约150亿美元；另一种情景更为激进，假设到2030年，所有数据中心新增用电100%由天然气机组提供，且全部需配套扩建管道，据此天然气管道输送能力需扩大205亿立方英尺/天，管道投资额高达249亿美元。

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可以预见，天然气需求和管网投资的爆发式增长，将为美国油气行业中游公司带来巨大机遇，相关公司年EBITDA增量可能高达41亿美元。

显然，在AI推动下，数据中心正成为决定美国电力和天然气需求增长的"新一极"。对电力行业而言，数据中心不仅带来电量增长，更为基础设施升级和技术创新注入强劲动力。

然而，能源供需的结构性变化，也给监管机构和电网运营商出了不少难题。保障电力供应可靠性，防范电网瓶颈，协调各方诉求，将成为业界面临的重大课题。

同样，数据中心的区位选择对当地电网改造压力影响极大，如何因地制宜完善机制，引导数据中心合理布局，也将是一大挑战。对油气行业而言，数据中心虽为需求增长打开新局面，但管网投资能否及时跟进仍存在不确定性。

开发商反复权衡投资回报率，环境团体对化石能源横加阻挠，加之土地征用难度加大，都可能延缓新管道投产进度。此外，各州在数据中心招商引资上的激烈竞争，也可能加剧管网规划的复杂性。

总的来看，数据中心和AI引发的能源变局充满机遇和挑战。电力和油气行业应主动求变，深化合作，加快数字化转型步伐，方能在AI新赛道抢占先机，实现高质量发展。