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美國(guó)似乎在迎來(lái)核電的復(fù)興。大模型與AI，及其帶來(lái)的智算基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)，正在催生對(duì)可持續(xù)算力的新的焦慮。核能似乎是它們能找到的短期相對(duì)可行的解決方案之一。

亞馬遜AWS這兩天正在招聘首席核工程師，為其數(shù)據(jù)中心用電制定核電路線圖，招聘要求還特別強(qiáng)調(diào)了要在小型模塊化（SMR）技術(shù)上有豐富經(jīng)驗(yàn)。微軟去年就已經(jīng)招到了該技術(shù)領(lǐng)域的核技術(shù)總監(jiān)，這兩天剛和核電巨頭星座能源（Constellation Energy）達(dá)成協(xié)議，重啟三里島核電站（Three Mile Island）。谷歌和甲骨文都準(zhǔn)備建造1GW以上的數(shù)據(jù)中心，正在考慮的能源解決方案中包括模塊化核反應(yīng)堆。

算力用能也逃不開(kāi)杰文斯定律。計(jì)算效率的提升，不但不會(huì)減緩計(jì)算用能的增長(zhǎng)，反而會(huì)加速它進(jìn)一步增長(zhǎng)。算力越是高效低廉，技術(shù)創(chuàng)新就越迅速與深入，市場(chǎng)應(yīng)用范圍就越廣，規(guī)模就越大，帶來(lái)的能源消耗也就越高。工業(yè)革命以來(lái)煤炭、電力、石油的利用，都遵循了杰文斯定律。

照明是最典型的案例之一。從1850年到1900年，隨著資源價(jià)格下降，油氣照明的成本下降為原來(lái)的1/10，但照明用能規(guī)模擴(kuò)展了近5倍。1920年代，照明進(jìn)入了電氣時(shí)代，它的能源消耗規(guī)模短期內(nèi)陡然下降，照明成本也進(jìn)一步下降。但很快，它就迎來(lái)了規(guī)模應(yīng)用爆發(fā)，從1945年到2006年的六十年間，它的成本進(jìn)一步下降為原來(lái)的1/10，用能規(guī)模則擴(kuò)展了近10倍。

算力的盡頭是電力，下一個(gè)盡頭是建立“共享能源經(jīng)濟(jì)”

算力也將如此，無(wú)限的算力，可能需要無(wú)限的電力。這就是算力可持續(xù)問(wèn)題。整個(gè)算力的產(chǎn)業(yè)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都在使得它成為一個(gè)迫切問(wèn)題。

美國(guó)科技巨頭碳中和目標(biāo)正在失守

在大模型時(shí)代之前，美國(guó)科技巨頭在碳中和目標(biāo)上顯得非常高調(diào)。RE100是一個(gè)全球性的倡議，旨在鼓勵(lì)并支持企業(yè)致力于實(shí)現(xiàn)100%使用可再生能源電力的目標(biāo)，目前有400多個(gè)成員。美國(guó)科技巨頭在列，主導(dǎo)了全球綠電采購(gòu)協(xié)議市場(chǎng)。去年，亞馬遜的協(xié)議采購(gòu)（PPA）規(guī)模最大，接近9吉瓦（GW），Meta達(dá)到了3吉瓦，谷歌、特斯拉與微軟也在1吉瓦左右。

算力的盡頭是電力，下一個(gè)盡頭是建立“共享能源經(jīng)濟(jì)”

但是，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。美國(guó)科技巨頭在算力可持續(xù)方面的努力，嚴(yán)重滯后于AI的發(fā)展。這兩年，它們的年化資本支出，從1380億美元同比增長(zhǎng)到2290億美元，近1000億元投入到算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上，也就是AI優(yōu)先。

這導(dǎo)致它們的碳中和的理想與現(xiàn)實(shí)之間的落差開(kāi)始拉大。谷歌從2019年到2023年，碳排放增加了48%；微軟2023年比2020年增加了30%；亞馬遜碳排放自從2019年增加了40%。谷歌今年已經(jīng)破了防，不好意思再提碳中和；微軟此前還宣傳要在2030年實(shí)現(xiàn)負(fù)碳，也就是把歷史上排放過(guò)的碳都收回來(lái)，估計(jì)也要低調(diào)一些。

谷歌與微軟希望能以更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量實(shí)際使用的無(wú)碳能源，大致可以劃入24/7無(wú)碳能源派。由于基于地理位置的碳排放與基于市場(chǎng)的碳排放的差異越來(lái)越大，谷歌還呼吁要在“在地理和時(shí)間上更細(xì)致的范圍2核算”等。Meta與亞馬遜顯然不認(rèn)同這一觀點(diǎn)，是典型的“排放優(yōu)先”派，也就是先排了再說(shuō)，然后通過(guò)其他手段把它抵消掉，包括新建綠電發(fā)電廠、采購(gòu)綠電協(xié)議，或者更多綠證。但這種做法遭致越來(lái)越多批評(píng)，它沒(méi)有帶來(lái)直接的綠電的增量效用，而且物理上還是往大氣中排放了越來(lái)越多的溫室氣體。

目前，美國(guó)科技巨頭對(duì)碳賬戶標(biāo)準(zhǔn)的角力還在繼續(xù)。溫室氣體核算體系（Greenhouse Gas Protocol）預(yù)計(jì)將于2025年完成調(diào)整初稿并征求意見(jiàn)，于2026年下半年正式發(fā)布。但這一核算體系目前的資助方是都是美國(guó)科技巨頭，包括貝索斯地球基金、Meta與微軟。中國(guó)也應(yīng)該有一家巨頭參與進(jìn)去，共商共建兼顧全球可持續(xù)與中國(guó)利益的統(tǒng)計(jì)、披露標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)共享能源經(jīng)濟(jì)的新型電力系統(tǒng)

美國(guó)科技巨頭的單打獨(dú)斗正在碎片化地解決電力尤其是綠電對(duì)AI發(fā)展帶來(lái)的束縛。它們的數(shù)據(jù)中心與當(dāng)?shù)仉娏具M(jìn)行耦合，以核電為主；建立獨(dú)立的備用電源，以天然氣為主；還在嘗試地?zé)崤c氫能等新的能源儲(chǔ)存方式，以及早期投資核聚變等未來(lái)的能源應(yīng)用。

巨頭們的最新動(dòng)向，是結(jié)成投資聯(lián)盟。微軟與中東主權(quán)財(cái)富基金，共同成立成千億美元規(guī)模的基金，解決迫在眉睫的數(shù)據(jù)中心部署和電力“卡脖子”問(wèn)題。

如果電網(wǎng)不改變自己，或者太慢，美國(guó)巨頭等不及了，就會(huì)自己想辦法改變電力系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期有效實(shí)現(xiàn)算力可持續(xù)，最終需要整個(gè)能源電力系統(tǒng)的低碳化，并在此技術(shù)上構(gòu)建出一套稱上的“共享能源經(jīng)濟(jì)”的新型電力系統(tǒng)。

全球都在推進(jìn)可再生能源的規(guī)模部署，中國(guó)各省市電網(wǎng)的碳因子將在未來(lái)十年內(nèi)大幅下降。但伴隨著將來(lái)電力系統(tǒng)中可再生能源占比的提高，未來(lái)的電力系統(tǒng)將變得越來(lái)越異構(gòu)、多元與分散。這對(duì)同時(shí)保持整個(gè)電力系統(tǒng)的彈性與穩(wěn)定性帶來(lái)挑戰(zhàn)。美國(guó)加州為了應(yīng)對(duì)這個(gè)炎熱的夏季，電網(wǎng)中傳輸著至少十種不同來(lái)源的電子，它在一天的峰谷波動(dòng)就達(dá)到了30%。其中，太陽(yáng)能就在白天貢獻(xiàn)了最多的綠電，但在其他時(shí)間段需要儲(chǔ)能及大量依靠燃?xì)獍l(fā)電或外部輸入。

簡(jiǎn)言之，這是一個(gè)非常動(dòng)態(tài)、碎片化，需要高度協(xié)調(diào)的新型電力系統(tǒng)。目前，加州已經(jīng)可以做到每年實(shí)現(xiàn)100天的100%綠電供應(yīng)。這是未來(lái)電力系統(tǒng)演變的方向，中國(guó)也在抓緊建設(shè)。青海目前新能源發(fā)電量過(guò)半，在2022年時(shí)候做到了全年35天的100%綠電。

盡管大模型的發(fā)展似乎正在趨緩，但美國(guó)科技巨頭寧愿過(guò)度投資，也不愿意錯(cuò)過(guò)投資。它必須加快發(fā)展AI，但它最大的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)從立項(xiàng)、審批、建設(shè)到上網(wǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)推進(jìn)緩慢。美國(guó)已經(jīng)多年沒(méi)有新建核電站，新建要經(jīng)過(guò)審批、環(huán)評(píng)、建設(shè)、投產(chǎn)，正常時(shí)間下來(lái)要十年八年，這也是為什么美國(guó)科技巨頭此前都是“拆東墻補(bǔ)西墻”，與民爭(zhēng)電；即使是風(fēng)與光發(fā)電也需要六七年的時(shí)間。中國(guó)的速度明顯會(huì)快一點(diǎn)，但至少也要三四年，這與大模型每個(gè)月都在推陳出新的節(jié)奏并不協(xié)調(diào)。

美國(guó)科技巨頭正在加強(qiáng)游說(shuō)。上周，美國(guó)政府剛剛成立了一個(gè)專責(zé)小組，促進(jìn)AI基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，包括在聯(lián)邦政府的權(quán)責(zé)范圍內(nèi)加速數(shù)據(jù)中心和電力部署的審批。成效如何，還有待觀察。

數(shù)據(jù)中心既要快速擴(kuò)張，又要獲得穩(wěn)定和廉價(jià)的電源，還要減低碳排放，有望推動(dòng)共享能源經(jīng)濟(jì)模式的出現(xiàn)。美國(guó)的電力系統(tǒng)市場(chǎng)化程度相對(duì)較高，未來(lái)，數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)可以從當(dāng)前的“被動(dòng)負(fù)載”模式，轉(zhuǎn)變?yōu)閰f(xié)作共贏的模式，電網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心的電力資源將得以完全整合，即電網(wǎng)資源為數(shù)據(jù)中心供電，而數(shù)據(jù)中心的備用資源，則為電網(wǎng)的可靠性和靈活性做出貢獻(xiàn)。中國(guó)則在嘗試源網(wǎng)荷儲(chǔ)的一體化。

而AI自身將是這一“共享能源經(jīng)濟(jì)模式”最重要的加速和使能技術(shù)。