IEA：人工智慧为全球能源带来的机会与挑战

国际能源署（国际能源署）探讨了人工智能对全球能源带来的机遇和挑战。

在庞大且耗电的数据中心内，训练和部署复杂的人工智能模型。国际能源署指出，"一个典型的人工智能专注型数据中心消耗的电力相当于10万户家庭"，而正在建设的最大设施预计将需要20倍的电量。

数据中心投资激增

全球数据中心投资自2022年以来几乎翻倍，到2024年达到5000亿美元，引发了对不断增长的电力需求的担忧。

尽管数据中心在2024年占全球电力消耗的约1.5%（约415太瓦时），但其本地影响更为显著。自2017年以来，消耗量每年增长约12%，远远超过整体电力需求增长。

美国领先这一消耗（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仅五个区域集群中。

展望未来，国际能源署预测全球数据中心电力消耗到2030年将增加一倍以上，达到约945太瓦时。为了便于理解，这略高于日本目前的总电力消耗。

人工智能被确定为这一增长的"最重要驱动因素"。美国预计将看到最大的增长，到2030年，数据中心可能占电力需求增长的近一半。到本十年末，美国数据中心的电力消耗预计将超过铝、钢铁、水泥、化学品和其他能源密集型制造业的总和。

国际能源署的"基准情景"延续了这一轨迹，预计到2035年全球数据中心电力消耗将达到约1,200太瓦时。然而，存在重大不确定性，取决于人工智能的采用、效率提升和能源行业瓶颈，2035年的预测从700太瓦时（"逆风情景"）到1,700太瓦时（"起飞情景"）不等。

国际能源署执行主任法蒂赫·比罗尔表示："人工智能是当今能源世界最大的话题之一，但直到现在，政策制定者和市场都缺乏充分理解其广泛影响的工具。

"在美国，数据中心预计将占电力需求增长的近一半；在日本，超过一半；在马来西亚，多达五分之一。"

满足全球人工智能能源需求

支持这一人工智能繁荣需要多元化的能源组合。国际能源署建议可再生能源和天然气将占据主导地位，但新兴技术如小型模块化核反应堆（SMR）和先进地热能也有其作用。

在2035年前，可再生能源在全球数据中心需求增长中预计将满足一半，并得到存储和电网基础设施的支持。天然气也至关重要，尤其是在美国，在基准情景下到2035年将扩大175太瓦时以满足数据中心需求。核电在中国、日本和美国也有类似贡献，预计第一批小型模块化核反应堆将在2030年前后出现。

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的关键需求，尤其是电网投资。现有电网已经承受压力，可能导致全球约20%的计划数据中心项目延迟，原因是复杂的连接队列和变压器等关键组件的长交货期。

人工智能优化能源系统的潜力

除了其能源需求，人工智能还提供了彻底改革能源行业本身的重大潜力。

国际能源署详细列出了众多应用：

• 能源供应：石油和天然气行业作为早期采用者，使用人工智能优化勘探、生产、维护和安全，包括减少甲烷排放。人工智能还可以帮助关键矿产勘探。
• 电力行业：人工智能可以改进可变可再生能源的预测，减少弃电。它增强电网平衡、故障检测（将停电持续时间减少30-50%），并可通过更智能的管理释放大量传输容量，无需新建输电线路。
• 终端使用：在工业领域，广泛采用人工智能进行工艺优化可节省相当于墨西哥当前总能源消耗的能源。交通应用如交通管理和路线优化可节省相当于1.2亿辆汽车的能源，尽管自动驾驶车辆的反弹效应需要监测。建筑优化潜力很大，但受数字化进程缓慢的阻碍。
• 创新：人工智能可以显著加速新能源技术的发现和测试，如先进电池化学、合成燃料催化剂和碳捕集材料。然而，与生物医学等领域相比，能源行业目前对人工智能的创新利用不足。

合作是应对挑战的关键

尽管潜力巨大，但仍存在阻碍人工智能全面融入能源行业的重大障碍。这些包括数据获取和质量问题、不足的数字基础设施和技能（人工智能人才在能源行业的集中度较低）、监管障碍和安全隐忧。

网络安全是一把双刃剑：虽然人工智能增强了防御能力，但也为攻击者提供了复杂的工具。对公用事业的网络攻击在过去四年中增加了两倍。

供应链安全是另一个关键concern，特别是关于像镓（用于先进芯片）这样供应高度集中的关键矿产。

国际能源署得出结论，技术行业、能源行业和政策制定者之间更深入的对话和合作至关重要。解决电网整合挑战需要更智能地选择数据中心位置、探索运营灵活性并简化许可流程。

虽然人工智能通过优化为大幅减少排放提供了机会，超过数据中心产生的排放，但这些收益并不保证，可能会被反弹效应抵消。

比罗尔博士表示："人工智能是一种工具，可能是一个极其强大的工具，但我们的社会、政府和公司如何使用它取决于我们自己。"

"国际能源署将继续提供数据、分析和对话平台，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，而人工智能又塑造能源的未来的道路上前进。"

（图片由哈维尔·米兰达拍摄）

另请参阅：英国成立人工智能能源委员会以协调增长和可持续性目标

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本文最初发表于人工智能新闻网站。