国际能源署（ IEA）探讨了人工智能给全球能源带来的机遇和挑战。
复杂的人工智能模型的训练和部署需要在庞大且耗电的数据中心进行。国际能源署指出，“一个典型的以人工智能为中心的数据中心的耗电量相当于10万户家庭的用电量”，而目前在建的大型数据中心预计耗电量将是这个数字的20倍。
数据中心投资激增
自 2022 年以来，全球对数据中心的投资几乎翻了一番，到 2024 年将达到 5000 亿美元，这引发了人们对电力需求不断增长的担忧。
虽然数据中心在2024年约占全球电力消耗的1.5%（约415太瓦时，TWh），但它们对当地的影响却更为显著。自2017年以来，数据中心的电力消耗年增长率约为12%，远远超过了整体电力需求的增长。
美国是数据中心消费的领军者（45%），其次是中国（25%）和欧洲（15%）。美国近一半的数据中心容量集中在五个区域集群中。
展望未来，国际能源署预测，到2030年，全球数据中心的电力消耗将增加一倍以上，达到约945太瓦时。具体来说，这略高于日本目前的总电力消耗。
人工智能被明确指出是“这一增长的最重要驱动力”。预计美国将出现最大的增长，到2030年，其数据中心可能占到所有电力需求增长的近一半。到2030年，预计美国数据中心的电力消耗将超过其铝、钢铁、水泥、化工和其他能源密集型制造业的总用电量。
IEA 的“基准情景”延续了这一轨迹，预计到 2035 年全球数据中心的电力消耗将达到约 1,200 TWh。然而，存在很大的不确定性，对 2035 年的预测范围从 700 TWh（“逆风情景”）到 1,700 TWh（“起飞情景”），具体取决于人工智能的采用、效率的提高和能源行业的瓶颈。
国际能源署署长法提赫·比罗尔表示：“人工智能是当今能源领域最大的新闻之一，但到目前为止，政策制定者和市场还缺乏充分了解其广泛影响的工具。
“在美国，数据中心将占电力需求增长的近一半；在日本，这一比例超过一半；在马来西亚，这一比例高达五分之一。”
满足全球人工智能能源需求
推动人工智能蓬勃发展需要多元化的能源组合。国际能源署表示，可再生能源和天然气将占据主导地位，但小型模块化核反应堆 (SMR) 和先进地热能等新兴技术也将发挥重要作用。
预计到2035年，可再生能源在储能和电网基础设施的支持下，将满足全球数据中心需求增长的一半。天然气也至关重要，尤其是在美国，在基准情景下，到2035年，天然气需求将增长175太瓦时，以满足数据中心的需求。核电的贡献也相当显著，尤其是在中国、日本和美国，首批小型模块化反应堆（SMR）预计将于2030年左右建成。
然而，仅仅增加发电量是不够的。国际能源署强调，基础设施升级，尤其是电网投资，至关重要。现有电网已经不堪重负，由于复杂的连接队列和变压器等关键部件的漫长交付周期，全球约20%的数据中心项目计划可能会被推迟。
人工智能优化能源系统的潜力
除了能源需求之外，人工智能还具有彻底改变能源行业本身的巨大潜力。
IEA 详细介绍了许多应用：
- 能源供应：石油和天然气行业是人工智能的早期应用者，他们利用人工智能来优化勘探、生产、维护和安全，包括减少甲烷排放。人工智能还可以辅助关键矿产勘探。
- 电力行业：人工智能可以改进对波动性可再生能源的预测，从而减少弃风弃光。它能够增强电网平衡和故障检测（将停电时长缩短30-50%），并通过更智能的管理释放巨大的输电容量——无需新建线路即可释放175吉瓦的潜在输电容量。
- 最终用途：在工业领域，广泛采用人工智能进行流程优化，可以节省相当于墨西哥当前能源总消耗量的能源。交通管理和路线优化等交通应用可以节省相当于1.2亿辆汽车的能源，但自动驾驶汽车带来的反弹效应仍需监测。建筑优化潜力巨大，但数字化进程放缓使其发展受阻。
- 创新：人工智能可以显著加速新能源技术的发现和测试，例如先进的电池化学技术、合成燃料催化剂以及碳捕获材料。然而，与生物医药等领域相比，能源行业目前尚未充分利用人工智能进行创新。
合作是应对挑战的关键
尽管人工智能具有潜力，但其全面融入能源领域仍面临诸多障碍。这些障碍包括数据获取和质量问题、数字基础设施和技能不足（能源领域的人工智能人才集中度较低）、监管障碍以及安全隐患。
网络安全是一把双刃剑：人工智能在增强防御能力的同时，也为攻击者提供了复杂的工具。过去四年，针对公用事业的网络攻击增加了两倍。
供应链安全是另一个关键问题，特别是对于供应高度集中的关键矿物，如镓（用于先进芯片）。
国际能源署的结论是，科技部门、能源行业和政策制定者之间更深入的对话与合作至关重要。应对电网整合挑战需要更智能的数据中心选址、探索运营灵活性并简化许可流程。
虽然人工智能通过优化提供了大幅减排的机会，超过了数据中心产生的排放量，但这些收益并不能保证，并且可能会被反弹效应所抵消。
比罗尔博士说：“人工智能是一种工具，可能是一种非常强大的工具，但如何使用它取决于我们——我们的社会、政府和公司。”
“国际能源署将继续提供数据、分析和对话论坛，帮助政策制定者和其他利益相关者在能源行业塑造人工智能的未来、人工智能塑造能源的未来之际指明未来的道路。”
