硅谷面临 18 吉瓦的电网挑战

人工智能
Silicon Valley's 18-Gigawatt Grid Problem
加州的公用事业公司正面临来自人工智能数据中心的大量电力需求。一个价值数十亿美元的问题随之浮现:如果科技泡沫破裂,谁来买单?

加利福尼亚州的公用事业规划人员目前正盯着一张电子表格,上面列出了新建数据中心对电网连接的18.7吉瓦需求申请。这一个数字所代表的电力需求,比该州所有住宅的用电总和还要多。然而,该州的官方机构在未来二十年的预算中,却只为这部分负荷的一小部分留出了空间。

这就是人工智能热潮与公共基础设施相碰撞后的物理现实。科技开发者们正在为计算集群预留巨大的、投机性的电网容量,而这些计算集群在加州的2045年气候模型中完全未被提及。萨克拉门托目前面临的紧迫矛盾不再仅仅是关于如何产生绿色电力,而是普通家庭是否即将要为那些可能永远无法被充分利用的基础设施,去承担数十亿美元的电网升级费用。

在黑暗中预测

核心问题在于,机器学习的规模扩展方式与传统重工业不同。在斯坦福大学的Bits & Watts倡议项目中,研究人员发现,标准的电力需求模型在应用于生成式AI时会直接失效。该研究所的研究员梁敏(Liang Min,音译)指出,AI的增长并非平稳的工业攀升,而是一系列对新应用的、不可预测的下注。

如果一个新的机器学习模型一夜之间爆红,其背后的电力需求就会毫无征兆地飙升。“目前我们确实在挣扎,”梁敏在最近的一个电网规划小组会议上表示,并指出应用层带来了极端的预测风险。

在欧洲,电网扩展与国家产业战略紧密挂钩,且审批速度往往缓慢且可预测。而在加州,像圣何塞(San Jose)这样的城市正看着投机性的科技提案在短短几个月内就威胁要成倍增加其峰值电力需求。城市官员陷入了两难境地:是要求这些项目提供确实会消耗所申请电力的严格证明,还是为了在资本流向别处之前确保投资而对其进行快速审批。

纳税人的轮盘赌

接下来是“谁来买单”的问题。加州公共倡导办公室(California Public Advocates Office)已经发出警告,如果公用事业公司为最终倒闭的数据中心建设重型基础设施,普通纳税人将不得不为这些闲置资产买单。许多开发者在提交大规模容量需求申请时,并未承诺最终的建设时间表或签署长期购电协议。

该州最大的公用事业公司PG&E认为,增加大型工业客户可以将固定的电网成本分摊到更广泛的基数上,理论上会降低平均电费。这是一个精妙的数学论点,前提是这些数据中心不会同时在同一个负载过重的工业走廊要求供电。

其他州已经看到了这种风险,并开始采取措施隔离成本。俄勒冈州最近收紧了法规,以保护家庭账单免受特定连接升级的影响;而明尼苏达州则将大型数据中心基础设施划分为单独的计费类别。加州迄今尚未实施积极的法律限制,立法者仍在讨论今年早些时候陷入僵局的透明度要求。

电池与柴油备用电源

为了填补这一缺口,规划者们正大力依赖分布式存储。Deploy Action的Jigar Shah指出,小型商业电池的安装成本已从五年前的1.5万美元暴跌至如今的不到5000美元。这些电池通过虚拟电厂(virtual power plants)组合在一起,可以将成千上万的电动汽车充电桩和智能负载聚合起来,作为应对电网突发压力的可调度缓冲。

但软件和电池无法替代基荷发电。尽管加州有严格的环境目标,但AI计算的巨大规模正迫使人们不得不静下心来讨论对“清洁稳定电源”的需求——即地热能、核能,或配备碳捕获系统的天然气。在地方层面,环保人士已经开始关注这些大型设施所必需的柴油备用发电机和耗水型冷却系统的激增问题。

硅谷的高管们喜欢指出,AI最终可以优化电网调度并检测网络故障。这在十年后或许会成为现实。但就目前而言,这些算法正在彻底摧毁容量预测模型。加州拥有建设基础设施的工程人才,只是还没弄清楚如何停止让郊区居民去补贴服务器。

来源

  • 斯坦福大学 Bits & Watts 倡议
  • 加州公共倡导办公室
Mattias Risberg

Mattias Risberg

Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

Readers

Readers Questions Answered

Q 为什么目前加利福尼亚州数据中心的电力需求被视为该州电网的一大风险?
A 加州的公用事业公司正在处理针对数据中心 18.7 吉瓦的新增电网连接请求,这超过了为该州所有住宅供电所需的总电力。主要的风险在于这些请求的投机性质。如果公用事业公司为最终失败或未被充分利用的项目投入数十亿美元的基础设施建设,普通纳税人可能被迫通过更高的月度电费来承担这些闲置资产的成本。
Q 人工智能数据中心的电力消耗状况与传统重工业设施有何不同?
A 与遵循可预测增长轨迹的传统重工业不同,人工智能的需求受到波动性市场趋势和快速软件采用率的驱动。斯坦福大学的研究人员指出,标准需求模型之所以失效,是因为每当有新模型走红时,人工智能的电力消耗可能会毫无预兆地激增。与制造业或住宅开发更稳定、可预测的需求相比,这种不规则的行为使得公用事业规划者难以预测长期的基础设施需求。
Q 其他州正在采取哪些监管措施来保护居民免受数据中心扩张带来的成本影响?
A 为了保护居民家庭免受能源成本上涨的影响,俄勒冈州和明尼苏达州等州已实施了具体的财务保护措施。俄勒冈州收紧了法规,以确保大型设施的连接升级不会推高家庭电费。明尼苏达州已采取行动,将大型数据中心的基础设施成本隔离到单独的计费类别中。这些措施有助于确保科技开发者而非公众承担其专业基础设施需求的主要财务负担。
Q 电池和虚拟电厂在管理人工智能热潮带来的能源需求方面发挥了什么作用?
A 分布式储能和虚拟电厂正被用作缓冲,以应对人工智能发展造成的电网突发压力。随着电池成本的大幅下降,规划者可以将成千上万的小型商业电池和电动汽车充电桩聚合成统一的系统。尽管这些技术有助于管理峰值需求并优化分配,但专家强调,软件和电池无法取代对地热、核能或先进碳捕集设施等稳定基荷发电来源的需求。

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