电在“伤害”AI数据中心？全球电力波动加剧设备损耗，行业盈利承压

徽声在线8月6日讯（编辑 李莹 改写）人工智能（AI）对电力的庞大需求早已成为行业共识，但鲜为人知的是，AI数据中心电力供应的剧烈波动可能对内部关键电力设备造成严重损害，加速设备老化甚至导致报废。电力设备一旦受损，若未能及时维修或更换，还可能进一步波及芯片，影响整个数据中心的稳定运行。市场对此日益担忧，认为相关设备的实际折旧速度可能远超预期，投资者对超大规模云厂商数千亿美元的资本支出感到不安。

随着AI技术的快速发展，数据中心作为其重要基础设施，正面临着前所未有的电力挑战。投资者开始质疑，这些巨额投资能否带来预期的回报，尤其是在电力波动问题日益凸显的背景下。

电力波动成设备“杀手”

长期以来，数据中心一直是电力消耗大户，但专为AI计算设计的数据中心在电力需求上更为庞大，且波动更为剧烈。这种剧烈的电力波动对数据中心内的电力设备构成了巨大威胁。

数据中心和电力供应商咨询机构Uptime Institute的英国首席顾问Amber Villegas-Williamson指出：

“AI确实带来了‘异常’的电力需求模式。这就像让汽车引擎持续超频运转，其磨损速度将远快于保持恒定车速的情况。”

业内专家解释称，AI数据中心在训练新模型时，需要调动全部GPU同时进行运算。数十万颗GPU在毫秒之间同步启停，这种极端的电力需求变化对电力设备来说是一个巨大的考验。

工业及数据中心微电网服务商Mainspring Energy Inc.的创始人兼总裁Shannon Miller形象地比喻道：一个吉瓦级的数据中心耗电量相当于整个波士顿市，而其一半的用电量可能每隔几秒就会发生一次启停变化。部分AI园区的规模甚至更大，平均耗电量与纽约市相当。

电力波动管理设备研发商Heron Power Electronics Co.的创始人、特斯拉前高管Drew Baglino透露，AI有时会导致用电量激增至设计容量的150%，这意味着一个1吉瓦的设施可能会在极短的时间内消耗1.5吉瓦的电力。

然而，绝大多数电力设备在设计之初并未考虑应对如此剧烈的电力波动。能源储存开发商Terraflow Energy的首席执行官Jon Parrella将其比作驾驶一辆法拉利并直接从六档换到一档，这种极端的操作对车辆来说无疑是毁灭性的。

他强调：“电力设备的切换速度根本无法跟上这种剧烈的电力波动。”

近期，有媒体采访了美国和欧洲的三十多位电力专家，多名人士表示，数据中心所用的小型天然气内燃机已经出现了曲轴断裂等故障。

据知情人士透露，在xAI位于田纳西州的Colossus数据中心中，燃气轮机甚至出现了裂纹。这一消息进一步加剧了市场对电力波动问题的担忧。

氢燃料电池服务商GeoPura Ltd.的首席执行官Andrew Cunningham也表示，英国规模较小的数据中心内的轮机同样出现了裂纹问题。

测试与认证服务机构UL Solutions Inc.的首席执行官Jennifer Scanlon警告称，电力设备的裂纹或磨损可能导致电弧闪络现象，即电流在导体之间跳跃，从而损坏AI芯片等关键部件。

多位知情人士透露，在快速推进数据中心建设的过程中，许多项目并未充分配置电池、电容器、飞轮、变压器等可平抑电力波动的设备。

据数据中心咨询机构Uptime Institute以及其他与运营商合作的人士称，为平抑电力波动而安装的电池在高负荷下有时需要在几个月甚至几周内更换，这无疑增加了数据中心的运营成本。

Uptime Institute的Villegas-Williamson指出，从中东、非洲到欧洲和美国，全球各地的数据中心都普遍存在电力波动问题。

收益承压，投资回报存疑

业内专家指出，电力波动问题已经在导致部分AI数据中心建设延期或缩减运营规模，进而对收益产生负面影响。

以基础设施开发商Joulent Inc.为例，该公司正与能源巨头雪佛龙公司共同开发得克萨斯州西部一个规划为2.67吉瓦的AI园区。

Joulent Inc.的首席执行官Chris James表示，为了确保该园区能够达到微软公司所需的99.999%基础设施可用性标准，他们在规划日程中额外预留了工程时间。这意味着供电开始时间将从原定的2027年推迟至2028年。

数据中心建设及运营商Switch的首席战略官Jason Hoffman强调，如果关键设备提前故障，财务后果将不仅仅在于更换水泵、断路器或某种电力部件的成本，更在于计算能力因关机而无法产生的收入损失。

业内专家指出，停机所造成的收入损失因设施类型和工作负载而异，估计从每分钟数千美元到数十万美元不等。这对于数据中心运营商来说无疑是一个巨大的经济压力。

有知情人士透露，数据中心的建设预设是项目投用后便可实现全年365天不间断运转。然而，部分数据中心的实际可用率仅接近80%；若相关问题得不到解决，未来一至两年内，部分项目的投资者或将因此遭受重大损失。

与此同时，GPU机架受芯片技术快速迭代影响而加快的折旧速度，也让市场对该行业的盈利兑现能力产生了质疑。

电力波动威胁大电网稳定

业内专家警告称，AI数据中心的电力波动问题还可能波及整个大电网的稳定运行。

施耐德电气的电力质量专家兼全球产品经理Sreemant Roy表示：

“这些负荷极具动态性且波动剧烈，会导致电网不稳定。如果不加以改善，可能导致大规模停电事故。”

他特别指出，数据中心容易在电流量中引起亚同步振荡现象，这可能会损坏连接到网络其他部分的设备，对电网安全构成严重威胁。

Roy强调：

“这让全球的公用事业公司感到非常担忧，因为数据中心已经成为电网稳定性的重要影响因素之一。”

在过去两年中，北美电力可靠性公司（NERC）——美国负责制定电网供电可靠性标准的核心机构——已多次发出警告和警报，指出数据中心是电网稳定性的最大风险之一。

NERC此前对美国总规模超过33吉瓦的在运数据中心开展了评估工作，发现约四分之三的负荷模型“无法反映数据中心的动态用电特征”。今年早些时候，该机构罕见地发布了三级警报，要求大型数据中心处置上述紧迫风险，并于8月3日前提交整改反馈。

行业积极寻求解决方案

面对电力波动带来的诸多挑战，AI行业已经意识到问题的严重性并正在积极寻求解决方案。

英伟达基础设施解决方案的高级总监Dion Harris表示，英伟达在2024年开发Blackwell GPU时就开始与电力专家开展更紧密的合作，致力于让数据中心的设计、建设、工程实施以及电力供给等各个环节都更加顺畅和高效。

Harris强调：

“我们不仅在制造芯片和处理器，还将其应用于公司自己的数据中心中，以实际验证其性能和稳定性。”

部分数据中心运营方正通过执行辅助计算来平抑电力波动。然而，该方案也饱受诟病，原因是在用电紧张的背景下，这种做法会造成电力浪费，不符合节能减排的要求。

辅助计算是与模型训练无关的虚拟运算。当真实训练任务负荷下降时，通过额外运行无效运算来强制让GPU保持高负载运行状态，从而避免用电量急剧跌落并抹平电力波动。然而，这种做法无疑增加了数据中心的能耗和运营成本。

落基山国家实验室（NLR）的美国能源部电力办公室项目经理Martha Symko-Davies表示，该实验室去年代表美国能源部设立了一个测试平台，以研究如何安全地将AI用电整合到电网中并降低对电网稳定性的影响。

该测试平台配备了本地GPU及发电设施，可供开发者测试自有配置能否应对AI业务的用电波动挑战。这为行业提供了一个宝贵的实验和验证平台。

NLR的Symko-Davies表示：“我们现在有机会把这件事情做好，为AI行业的可持续发展奠定坚实基础。”

（徽声在线 李莹 改写）