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            大模型訓練驅動電力需求翻倍增長,行業求解“AI能耗之困”

            2024年05月07日 16:30   21世紀經濟報道 21財經APP   張梓桐

            21世紀經濟報道記者張梓桐 上海報道

            隨著AI大模型的技術競爭進入縱深階段,行業開始將注意力轉向模型訓練所需的能源領域。Open AI創始人Sam Altman此前在一場公開活動上表示:“人工智能的未來取決于清潔能源的突破?!庇ミ_創始人黃仁勛則指出:“AI的盡頭是光伏和儲能?!?/p>

            近日,富國銀行發布的一份報告再次掀起AI行業對于電力需求的關注。富國銀行稱,隨著人工智能革命的興起、美國半導體和電池制造的擴張以及汽車行業的電動化,到2030年,美國電力需求將增長20%,長達10年的電力增長平臺期即將告一段落。

            “到2030年,美國天然氣需求每日可能增加100億立方英尺,這將比目前美國發電消耗的每日350億立方英尺增加28%,占美國每日總天然氣消耗1000億立方英尺的10%?!备粐y行指出。

            AI熱潮背后的電力短缺風險成為科技圈內熱議的焦點,在業內人士看來,這背后核心原因在于AI大模型訓練所消耗的電力主要集中在數據中心領域,而當前數據中心建設正面臨著供需錯配的結構性難題。

            根據美銀美林股票策略師Thomas (T.J.) Thornton最新研報預計,到2030年,全球數據中心的電力需求可能達到126-152GW,在此期間新增大約250太瓦時(TWh)的電力需求,相當于2030年美國總電力需求的8%。

            “在算力產業,傳統數據中心以生產通用算力為主,機柜功率低,設備老化,能耗高,PUE值也居高不下,造成運營成本較高,未來如何通過智算化改造,包括對機柜、供電、制冷以及運維等全方位的升級,滿足智能算力生產的條件,部署國內外不同芯片,增加智能算力生產,成為行業需要解決的難題?!北彪姅抵菓鹇耘c市場負責人楊震在接受21世紀經濟報道記者專訪時說道。

            AI驅動電力需求翻倍

            國際能源署近期發布的報告中預測,未來三年,全球對數據中心、加密貨幣和人工智能的電力需求將增加一倍以上,相當于一個德國的全部電力需求。到2026年,全球總體電力需求預計將增長3.4%。據國際能源署的數據,數據中心和輸電網絡的能源消耗已各占全球總量的1.5%。它們每年的碳排放總量與巴西相當。

            一位數據中心運維行業人士對21世紀經濟報道記者總結稱,AI大模型對電力的消耗主要體現在模型訓練和推理環節。

            “AI模型的訓練,特別是涉及大量參數的模型,需要巨大的算力支持,這直接導致了大量的電力需求。例如,訓練OpenAI的GPT-3模型耗電量約為1.287吉瓦時,這相當于120個美國家庭一年的用電量。此外,模型訓練涉及大量的數學運算,這些運算主要由CPU(中央處理器)和GPU(圖形處理器)等硬件完成。這些處理器在執行復雜計算時會消耗大量電力。模型訓練過程中需要處理和存儲大量的數據,這要求有足夠的內存(如RAM)來支持。內存的讀寫操作同樣需要電力?!?/p>

            另一方面,他指出,數據中心的電力需求也在攀升?!癆I公司通常依賴數據中心來提供必要的計算資源。這些數據中心不僅需要電力來運行服務器,還需要大量的電力來維持冷卻系統,以防止設備過熱。據估計,到2030年,美國數據中心的電力需求將以每年約10%的速度增長?!?/p>

            而隨著AI模型的規模不斷擴大,電力成本也在不斷上升。一些數據中心運營商為了應對運行AI應用程序產生的額外成本,已經開始提高商業租賃價格。面對日益增長的電力需求,AI公司開始關注如何通過使用可再生能源來減少碳排放。例如,微軟與核聚變初創公司Helion Energy簽訂了采購協議,計劃在其建成全球首座核聚變發電廠時采購其電力。

            多舉措應對AI耗電問題

            面對日益增長的耗電需求,當前行業主要探索出“尋找可替代能源”與“提高運維效率”兩大路徑。

            高盛預測,本十年末,天然氣需求將增加每天330億立方英尺,而Tudor, Pickering, Holt & Co.基本假設為每天270億立方英尺,最高假設為每天850億立方英尺。而滿足人工智能和數據中心帶來的電力需求增長,天然氣預計將占到增量的60%,而可再生能源將占到剩余的40%。

            從國內情況來看,中國作為全球算力總規模排名第二的國家,正在通過提升AI和電力相關技術、優化數據中心軟硬件技術,以及利用豐富的綠色電力資源來應對AI耗電問題。

            國家能源局發展規劃司副司長趙莉日前在國家能源局2024年二季度新聞發布會上指出,國家能源局正在密切跟蹤人工智能等高新技術發展趨勢,分析研判電力需求增長態勢,系統謀劃保供舉措,確保能源穩定供應與需求增長相適應。

            “我們將持續強化能源電力供應保障。發揮好化石能源兜底保障作用,加快煤電等支撐調節性電源建設,確保在迎峰度夏、度冬高峰前按預期進度投產,推動新能源發電平穩健康發展。一季度煤炭、天然氣等能源庫存保持高位,有效滿足采暖季用能需求,全國發電裝機達到29.9億千瓦。加快電網項目建設,深挖電網跨區、區域電網內部余缺互濟潛力,督促各地利用市場化方式提升需求側響應能力。推動供需兩側協同發力,為滿足日益增長的電力消費需求提供可靠保障?!壁w莉說道。

            中國數據中心工作組(CDCC)專家委員會副主任曲海峰在接受21世紀經濟報道記者采訪時表示,相關行業應該要重視提升數據中心用電能效,而不是抑制它的規模。數據中心并非要減少對能源的消耗,而是要提升能源消費的質量。

            “未來,還需要進行技術創新和設備升級,以進一步提高發電效率、提高電網輸送能力和穩定性、優化電力資源配置、提高電力供應的靈活性、推廣分布式能源系統并減少能源輸送損耗,以此來應對算力發展帶來的能源需求挑戰?!鼻7逭f道。

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