随着数据中心急于打开现场发电机，美国电网变得越来越薄——Meta、xAI和其他科技巨头竞相解决人工智能贪得无厌的电力需求

（图片来源：未来）高带宽内存（HBM）路线图英伟达企业图形处理器和中央处理器机器人加速器机器人桌面图形处理器机器人3D机器人脸书创始人马克·扎克伯格在2024年5月表示，电力将是限制人工智能的最大因素之一，没错，科技巨头和超大规模企业已经开始遇到电力限制。根据Semianaly的数据，仅在德克萨斯州就申请了数十吉瓦的电力负荷，但只有略高于10吉瓦的电力负荷获得了批准，这表明电网可能会被拉得更薄。然而，这并不意味着公司正在放弃在全球建立大规模人工智能数据中心的梦想。相反，他们正在寻找替代能源来使他们的项目上线，而不管电网是否有电力供应。这一限制让科技和电力公司投资于小型模块化核反应堆，这种反应堆有可能以相对紧凑的包装提供大量电力。微软甚至重新启用了旧的三英里岛核电站，为人工智能和云数据中心提供819兆瓦的电力。

不过，这些举措需要数年时间才能启动。三哩岛核电站预计要到2028年才能投入运营，而最早的SMR要到2030年才能投入使用。甚至有人提议将退役的美国海军反应堆用于数据中心，但项目支持者没有提供它可能以多快的速度启动和运行的时间表。天然气发电机解决了这个问题，埃隆·马斯克是第一个使用燃气轮机发电机为xAI孟菲斯超级集群的这种规模和持续时间的数据中心供电的人。2024年，这家人工智能初创公司与田纳西河谷管理局（TVA）签署了一项50兆瓦的协议，该协议几个月后才开始运营。

除了延迟之外，这远远不够现场运行的100,000个H100 GPU所需的155兆瓦。现场还有一个150兆瓦的变电站正在建设中，这也需要额外的设置。等待这些电源上线将否定马斯克历史性的19天人工智能数据中心设置，因此他转向VoltaGrid提供运行巨像站点所需的电力。仅仅几个月后，OpenAI跟随这位亿万富翁的脚步，为其位于德克萨斯州阿比林的Stargate数据中心订购了29台燃气轮机，每台发电功率为34兆瓦。所有这些涡轮机总共将输出986兆瓦的电力，这应该足以运行多达50万个GB200 NVL72芯片。因此，即使该公司无法从电网获得电力，它也可以从自己的涡轮机获得所需的电力。

根据数据中心知识，除了这两个项目之外，还有几个项目正在离网，62%的数据中心考虑现场发电。此外，天然气英特尔估计，到2030年，数据中心将使用35GW的表后电力。

这种技术对于美国的人工智能基础设施保持领先地位至关重要，尤其是专家警告说，中国在发电方面遥遥领先。据报道，英伟达首席执行官黄仁勋还评论说，“中国将赢得人工智能竞赛”，他直接指出电力限制是他声明背后的原因之一。自带电网的挑战虽然燃气发电机似乎是帮助解决许多数据中心面临的电力供应难题的灵丹妙药，但它也有自己的一系列问题。正常运行时间是其中的主要问题，因为数据中心需要近乎恒定的正常运行时间可靠性。为了实现这一目标，数据中心不能仅仅购买能够提供所需负载的发电机；他们需要建立冗余。

人工智能数据中心必须有N+1或N+1+1冗余，以确保持续运行，即使有些出现故障。N+1意味着他们必须有一台备用发电机，如果正常运行期间出现故障，该发电机将接管。同时，N+1+1建议在现场增加一个电源和一个备用电源，以防其中一台正常运行的发电机正在维护。除此之外，维护、备件、必要的人员和燃料也是额外的考虑因素。

尽管面临这些挑战，据估计人工智能数据中心每年每千兆瓦可以产生10美元到120亿美元的收入。马斯克在2024年7月启动了巨像数据中心，而150MW变电站直到2024年11月才向该站点供电。 这意味着在那段时间里，他本可以获得3美元到40亿美元的收入，这可能会抵消在天然气涡轮机上运行整个站点的成本。数据中心面临的另一个问题是许可要求，这可能需要长达一年或更长时间。据报道，位于德克萨斯州阿比林的OpenAI/甲骨文站点正因此面临延误。马斯克的巨像2站点通过在田纳西州和密西西比州边境附近建设来缓解许可延迟，使他能够通过向这两个州申请许可并确保两者的供应来对冲赌注。

除此之外，这些数据中心周围的社区可能会抱怨他们建造的发电厂只是为了提供他们需要的电力。xAI面临着这个确切的问题，居民抱怨孟菲斯工厂周围部署的燃气轮机产生的污染。

尽管投资者可以在这个问题上投入无限多的资金，但还有一个因素是他们无法逃避的——设备交付周期长。任何一家燃气轮机制造商都需要大约12到36个月的时间才能交付这些设备，尤其是因为这些是复杂的机器，使用高度专业化的材料，需要特定的制造过程。

这些交货时间可能会变得更长，尤其是因为越来越多的人工智能数据中心正在从这些公司争夺相同数量的产能。临时解决方案还是永久固定装置？xAI与VoltaGrid签约，在等待TVA的连接时，向其孟菲斯数据中心供电。但即使公用事业公司最终交付了所需的150兆瓦，一些涡轮发电机仍留在现场作为系统的备份。这就引出了一个问题：人工智能数据中心应该完全依赖自己的电力吗？VoltaGrid和其他公司似乎是这么认为的，甚至向人工智能公司提供“能源即服务”或EaaS。

这需要提供商和数据中心之间的长期电力购买协议，其中前者将提供后者运营所需的一切——从电力容量和日常运营到维护和正常运行时间可靠性。然而，尽管这在部署时间方面可能是有利的，但从长远来看，它仍然会变得极其昂贵run.At目前，人工智能公司租用天然气发电机用于桥接电力，使他们能够在等待当地公用事业公司批准的同时尽快启动和运行数据中心运营。但是当他们最终将他们的站点连接到电网时，将这些移动发电机作为备用单元，而不是作为他们唯一的电源，通常仍然更经济。

当国家电网达到最大值时，EaaS可能会成为一个永久的解决方案。当耗电的人工智能基础设施没有更多的额外容量时，人工智能公司可能别无选择，只能依靠这样的服务来启动和运行他们的项目。