AI时代电力成关键瓶颈

人工智能(AI)的增长速度正在超越世界为其提供足够电力的能力。随着AI在全球范围内加速普及，它正与一个并非为其需求水平而建的电力系统发生冲突。Rolls-Royce Power Systems发电业务高级副总裁Vittorio Pierangeli（图1）解释了为何电力，而非芯片或算法，是AI时代的决定性因素。

[图片：1. Rolls-Royce Power Systems发电业务高级副总裁Vittorio Pierangeli是为数据中心供电方面的专家。图片来源：Rolls-Royce Power Systems]

衡量AI爆炸式增长的电力需求

回顾不到十年前，AI变革的规模便一目了然。2018年，AI生成的肖像画“Edmond de Belamy”作为一件新奇事物登上全球头条，它仅用5到7 GB的数据进行训练，随后在佳士得拍卖行以43.25万美元的价格售出。

快进到今天：每天大约产生4300万张AI生成的图像。这些模型背后的训练数据量达数十亿个数据点，计算负荷高达早期艺术实验的10万倍。而图像生成仅仅是AI融入日常生活的一小部分。

我们已经跨入了一个电力需求的新时代，AI已远非新奇事物，而是成为全球增长最快的电力消费驱动力之一。

障碍：电力可用性AI依赖可靠的电力——而且是大量的电力。将AI驱动的搜索与传统搜索进行比较。根据提示词的复杂程度，一次ChatGPT查询的能耗可能是标准谷歌搜索的10到100倍。将这一规模放大到数据中心层面，如今AI服务器机架每台功耗为100到120 kW，而五年前大约仅为10 kW。

这种增长的需求，加上不断变化的能源结构和地缘政治不确定性，只会加剧提供可靠电力的挑战。

“传统燃煤电站正在退役，而可再生能源发电仍然是间歇性的，”Pierangeli说，“此外，地缘政治不稳定正给能源安全带来越来越大的压力，而AI数据中心的负荷曲线正变得愈发不稳定。”

预测表明，在数据中心需求的推动下，整个发电市场在2025年至2030年间将增长近两倍，其中备用电源领域每年扩张约22%，连续电源每年增长24%。然而，供应却跟不上。

“预计到2030年，美国电网对数据中心的累计电力供应将比需求短缺超过50 GW，”Pierangeli说，“虽然数据中心本身可以在18到24个月内建成，但获得电网连接需要三到七年时间。”

在支持AI需求的竞赛中，上市速度至关重要，超大规模运营商根本无法等待数年时间来获得公用事业互联。这一缺口正在为解决方案打开大门，例如近期的Rolls-Royce mtu燃气发电机组（图2）和远期的小型模块化反应堆(SMR)。仅在2026年初，超大规模运营商宣布的数据中心资本支出就跃升了50%以上，而公用事业部门尚未跟上。

[图片：2. mtu燃气发电机正越来越多地用于为数据中心供电。图片来源：Rolls-Royce Power Systems]

“自带电力”成为新常态

随着电网限制收紧以及公众对数据中心电力消耗的反对导致审批放缓，现场发电正变得必不可少，而非可有可无。开发商越来越多地将独立电站纳入新的数据中心设计中，即所谓的“自带电力”(BYOP)计划，在电网容量或核能等新电源上线之前，生产设施所需的能源。

诸如mtu燃气发电机组之类的系统非常适合这种连续供电，无论是直接在数据中心（表后）还是作为专用电站的一部分。

凭借部署时间短、运行灵活性高和模块化设计，这些系统提供了高效率和快速上市的优势，使其对新的数据中心项目极具吸引力。在美国等天然气资源丰富且管道网络完善的地区，其运营和成本影响非常引人注目。

驯服AI工作负载的波动性

可以说，AI时代最严峻的挑战不是所需的电力总量，而是其需求的不稳定性。AI训练工作负载带来了传统数据中心前所未有的电力管理挑战。

图形处理单元(GPU)同步运行，产生剧烈且规律的功率波动。研究表明，在一个50 MW的AI数据中心模块内，实际功率可在数秒内波动±20 MW。这些波动可能使变压器过载，并可能干扰更广泛的电网。

这正是mtu Kinetic PowerPacks等解决方案发挥作用的地方。这些动能存储系统在能源系统中充当快速反应的缓冲器，稳定电压和频率，并平滑功率峰值。它们能即时响应负载变化，并提供不间断电源(UPS)功能，无需额外电池。

为何备用电源仍然重要

即使通过BYOP方案或电网获得了主用电源，数据中心仍然需要一个故障安全的备用计划。为了获得Uptime Institute的Tier IV认证，现代数据中心必须达到99.99%的可用性，而这正是关键任务柴油备用系统所确保的。

早在当前数据中心繁荣开始之前，Rolls-Royce的超大规模客户就依赖其久经考验的系统来提供关键任务备用电源。事实上，全球超过25%的数据中心由mtu 4000系列发电机组提供备用电源（图3）。

[图片：3. 互联网上大约每三次点击中就有一次由mtu应急发电机提供支持。图片来源：Rolls-Royce Power Systems]

为未来之路而设计

数据中心越来越被描述为现代生活的无形支柱——数字时代的工厂，在这里智能被生产和交付。可靠地并以必要的速度为它们供电，需要能够与行业本身一样快速发展的解决方案。模块化、可扩展且燃料灵活的mtu产品组合，能够满足数据中心运营商当前的需求——以及他们未来的需求。

——Jennifer Riley是Rolls-Royce动力系统部门美洲区域传播负责人。