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【人工智能】2030年算力电力新增需求或超2.5万亿度
发表时间:2024-05-16 10:48
2023年4月19日,2023华为全球分析师大会在深圳召开,华为副董事长、轮值董事长、CFO孟晚舟发表了主题演讲。演讲中她谈到,数字化已经成为越来越多国家、企业和组织的共同话题。数字技术,将驱动生产力从“量变到质变”,并逐步成为经济发展的核心引擎。随着数字化的深入,预计到2030年全球:
通用计算能力将增长10倍,
人工智能算力将增长500倍。
到2026年中国:通用算力年递增18+%,AL算力递增52+%
科普一下,算力分为通用算力(基础算力)、智能算力和超算算力三大板块。其中,
通用算力/基础算力:基于CPU芯片的服务器提供,用于支持如云计算和边缘计算等基础通用计算。
智能算力:基于GPU、FPGA、ASIC等AI芯片的加速计算平台提供,主要用于人工智能的训练和推理计算。
超算算力:由超级计算机等高性能计算集群提供,主要用于尖端科学领域的计算。
AL算力增长迅猛:年度复合增长率超52.5%
根据工信部数据,截至2022年底,中国的算力总规模已达到180EFlpos,存储总规模更是超过了1000EB。而中国信通院的研究报告《中国算力白皮书(2022)》则显示,在全球算力规模中,中国已与美国并驾齐驱,分别占据了33%和34%的市场份额。中国位居第二。根据行业预测,中国算力正在经历一个高速增长的阶段。
据IDC和浪潮公司联合发布的《2022-2023中国人工智能计算力发展评估报告》,预计到2026年,智能算力规模将进入每秒十万亿亿次浮点计算(ZFlops)级别,达到1271.4EFlops。也就是说,2021-2026年期间,预计中国智能算力规模年复合增长率达52.3%。根据当前中国AI技术和市场规模的发展速度,52.3%的复合增长率显然已经低估。
AI算力核心在电力供应:AI电力危机正在走来
AI有多耗电?
人工智能大模型的竞争,核心在两块,一块是GPU,一块是电力。其实可以简单理解为,AI算力就是无数台技术及服务器24H不停的运算,因此需要稳定的电力供应,我们可以在脑海中想象这样一幅画面——在数据中心或智算中心,成千上万台服务器和芯片整齐列阵、昼夜不停地运转。
算力中心的运营成本中约一半是用电成本,电力供给的降本增效是获得低价算力的关键所在。可见,算力的发展离不开电力的增长,2023年以来,全球科技巨头纷纷聚焦能源对的算力影响,
OpenAICEO萨姆·奥特曼:公开表示,“人工智能行业正在走向能源危机”,并在2015年和2021年投资了可控核聚变企业HelionEnergy;
埃隆·马斯克:直言“人类处在有史以来最大的技术革命边缘,算力芯片紧缺之后,最迟明年(2024)将会出现电力的短缺”。
显然,算力爆发式增长,其瓶颈归根到底还是电力。根据国际能源署(IEA)预测,全球数据中心的用电量可能从2022年的460太瓦时(也就是4600亿KWH,TWh-相当于10亿千瓦时)飙升至2026年的1050太瓦时(1.05万亿KWH).而英伟达总裁黄仁勋更是预言“未来10年,深度学习计算能力将提高100万倍”,不得不说,未来电力将成为制约算力发展的第一因素。
2030年:AI电力新增需求将超过2.5万亿度
算力电力需求增长迅猛。我国算力的耗电量也在快速增长,根据国家能源局数据,2022年全国数据中心耗电量达到2700亿千瓦时,占全社会用电量约3%。按照当前AI发展趋势,盘古智库预计2035—2040年间中国用于智算中心的电力将远超全社会用电量的十分之一,实际耗电量将超过16000亿千瓦时。
由此可见,孟晚舟2023年的预测,到2023年中国算力(通用算力和智能算力)的电力需求增长10倍和500倍并不是空穴来风。早这个说法,通用算力的电力需求到2023年将达2.7万KWH,显然盘古智库的预测太保守了。2023年全国的电力需求才9.2万亿KWH,风电和光伏2023年的发电总量加起来才1.103万亿KWH。
AI算力建设加速:东算西数电力哪里来?
中国算力中心建设正在大规模建设
根据行业公开数据显示,我国建设了8大算力枢纽,具体到全国各城市来看,算力的建设也正成为各城市的关键的基础设施建设内容。
▲“东数西算”工程八大算力枢纽及国家超算中心、部分智算中心的分布。根据公开资料整理。图/新京智库制图
▲部分智算中心分布。根据公开资料整理。图/新京智库制图
我们也注意到,基于算力的需求在迅速增长,不少智算中心的建设都规划多期,不断扩容其计算能力,像武汉人工智能计算中心,先后完成了规划中的两期建设200PFlops目标,但由于算力很快饱和,因此,当前正在加速扩容至400PFlops。
从算力枢纽不难发现,算力需求基本分布在中东部区域,而这些地方未来新增电力供应的压力巨大,本身自身的电力供应已经进展,哪里还有富余电力稳定供应。算力的需求快速增长,给AI为核心的算力产业提出了新的挑战,如何提供稳定的电力供应!
AI算力电力供应有几个特点,一个是量大,二个是增长迅速,三个是电源稳定,从中国当前电力战略规划来看,火电控制发展,水电有限发展,核电有序发展,唯有新能源电力属于大规模发展,而且从当前新型电力系统战略定位看,新能源是未来AI算力电力供应的最佳选择。
没有其他任何一种电源具有风电等新能源的发展潜力和规模,以当前建设的4.5亿KW风光火储一体化的沙戈荒大基地新能源电力为例,大基地建成后每年可新增电力供应约1.1万亿Kwh(按照4.5亿风光火的建设规模测算),而这个规划完成最早也需要2027-2028年才能完成建设。
三北风电不愁没用处:AI电力保障的最佳最大贡献者
刚才计算,十四五-十五五规划的4.5亿千瓦沙戈荒风光火一体化大基地建成后电力供应也才1.1万亿度左右,与AI算力的市场未来几年新增需求超2万亿度的数字相比,这4.5亿千瓦装机还仅仅是个开始。
风电是算力电力供应的最大贡献者。
根据国家能源局2021年对未来新能源电力的政策来看,未来新增电力的电源结构中,80%来自于可再生能源,风电及光伏在可再生能源的比例应该不低于90(可再生能源中),从当前的风光可再生能源的发电比例来看,风电未来发电比例至少不低于60%(2023年,风电光伏两者发电量比例为3:1,风电占75%),即使未来光伏的装机比例高于风电,也就是说,未来新增的发电量至少有55%的电力来源于风电。
风电还是算力电力供应的最佳供应者。
根据行业规划,算力电力的需求每年新增加权增速不低于35%(按照2020年增长到现在的10倍),算力中心的电力供应必须是稳定的电源供应,基于新增电源来自可再生能源的战略发展要求,风电显然是最佳供应者。对比光伏对工业白天用量需求吻合的特性,风电出力24H全天候的优势更有竞争力,而且未来风电大型化的趋势其造价的下降空降会持续凸显。无疑风电的未来很大一部分将会成为算力电力的最佳供应来源。
布局新青甘宁:沙戈荒算力中心新能源电力供应基地需提前布局
随着AL算力及通用算力的迅猛发展,风电近几年也开始进入算力电力供应链的行列。
2021年,国内最大的算力中心风电光伏新能源项目-张北基地开始建设,规划风电400万千瓦,光伏150万千瓦,为京津冀算力中心提供绿电,预计2025年全部建成投产,供应电力120亿度。
4月11日,运达股份与联泰集群、哈密市人民政府共同签订了算力产业2000P智算中心耦合新能源投资项目战略合作协议,三方合作共同合作在伊吾县打造哈密市2000P智算中心耦合120万千瓦风力发电项目。以此支持和推动新疆“东数西算”工程建设,加快绿色、低碳、高效的智算中心建设。
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