電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/黃山明)近日,英偉達(dá)CEO黃仁勛在一次公開演講中表示,AI未來的發(fā)展將與光伏和儲能緊密相連。另一位科技大佬OpenAI創(chuàng)始人山姆·奧特曼也提出了類似的看法,認(rèn)為未來的AI取決于能源,社會需要更多的光伏與儲能。
日消耗50萬度電,美國普通家庭用電的1.7萬倍
AI的發(fā)展日新月異,從文字到圖片再到視頻,其進(jìn)步速度令人矚目。但這些發(fā)展的背后都有著代價,而發(fā)展AI的代價便是能源的巨大消耗。
特斯拉創(chuàng)始人馬斯克曾公開表示,AI發(fā)展的速度前所未見,幾乎每過6個月,AI的算力就會增加10倍。而集成電路中的摩爾定律,也“僅僅”是每18個月性能翻一倍,與如今AI的成長速度相比,實在不值一提。
不過高速的成長速度下,是海量的能源需求,馬斯克預(yù)計,兩年內(nèi)就會由“缺硅”變?yōu)椤叭彪姟?,這將阻礙AI的發(fā)展。馬斯克認(rèn)為,當(dāng)前算力的增長已經(jīng)面臨瓶頸,接下來變壓器將會陷入短缺,緊接著就是電力的短缺。到2025年,甚至?xí)媾R沒有足夠電力來運行所有芯片的局面。
而AI將成為電力消耗的大戶,據(jù)美國《紐約客》雜志報道,ChatGPT的日均耗電量達(dá)到50萬度,相當(dāng)于美國普通家庭用電量的1.7萬倍,以此應(yīng)對其用戶的約2億個請求。
國際能源署(IEA)此前表示,未來三年,全球電力需求將加速增長,預(yù)計每年增長3.4%。美國Uptime Institute預(yù)測,到2025年,人工智能業(yè)務(wù)在全球數(shù)據(jù)中心用電量中占比將從2%猛增至10%。
如果生成式AI進(jìn)一步發(fā)展,其耗電量可能會更多。有荷蘭的科學(xué)家亞歷克斯·德弗里斯在其論文中提到,到2027年,整個AI行業(yè)每年將消耗85-134太瓦時(TWh)的電力,1太瓦時等于10億千瓦時。
舉個直觀一點的例子,我國的三峽水電站年發(fā)電量剛剛突破1000億千瓦時,意味著未來整個AI行業(yè)的耗電量由三峽電站來供應(yīng)可能將將夠,而三峽電站可是能供應(yīng)華中和華南多個省份地區(qū)的。
比如國內(nèi)的臺灣地區(qū)即將在4月份調(diào)漲電價,預(yù)計產(chǎn)業(yè)用電價格將上調(diào)3成,而4月份電價方案平均也將漲10%-15%。
英偉達(dá)CEO黃仁勛更是在一次公開演講中指出,AI未來的發(fā)展與光伏和儲能緊密相連,他表示,未來人們不能只想著算力,如果只考慮計算機(jī),那么需要消耗掉14個地球的能源。
儲能的發(fā)展將關(guān)乎AI的進(jìn)步
之所以如今的AI需要消耗這么大的能源,在于當(dāng)前大模型的性能提升方式。其中算法的優(yōu)化固然重要,但更多的卻是依賴于“暴力”算力的提升,也就是通過添加更多的算力卡來增加大模型的性能,也就是所謂的“力大磚飛”。
這也意味著,未來AI競爭的核心門檻將不再是單純的算力創(chuàng)新,而是海量算力所需要的電力與儲能水平及成本。尤其是電力作為智算中心最主要的能源供給,其穩(wěn)定性與可持續(xù)性對于算力產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展至關(guān)重要。
隨著智算中心性能的不斷提升,電力和儲能將成為這一行業(yè)壁壘的關(guān)鍵,如何高效利用電力、降低能耗、提高儲能水平,將成為未來相關(guān)企業(yè)能否占據(jù)優(yōu)勢的重要因素。
從儲能的作用來看,比如AI的研發(fā)、訓(xùn)練和應(yīng)用都需要大量的電能支持。儲能系統(tǒng)可以有效地儲存并按需釋放電力,避免電網(wǎng)波動帶來的影響,確保AI設(shè)施的穩(wěn)定運行。同時AI訓(xùn)練過程中的計算量可能瞬間達(dá)到峰值,導(dǎo)致電力需求激增。儲能系統(tǒng)可以在非高峰時段存儲電能,在高峰時段釋放,緩解電網(wǎng)壓力,滿足AI計算對電力的彈性需求。
不僅如此,儲能技術(shù)也能幫助推動AI在邊緣計算場景的應(yīng)用,比如無人機(jī)、自動駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等,通過儲能裝置保證設(shè)備在無外部供電情況下仍能高效運行AI算法。
而在能量來源上,越來越多的數(shù)據(jù)中心都開始采用風(fēng)電光伏等可再生能源,不過可再生能源存在間歇性和不穩(wěn)定性的問題,儲能技術(shù)能夠?qū)⑺鼈儺a(chǎn)生的多余電能儲存起來,在沒有光照或風(fēng)力不足時使用,使得AI行業(yè)更加綠色可持續(xù)。
當(dāng)然,面對AI所帶來的巨大能源需求,對于儲能技術(shù)而言本身也是一種挑戰(zhàn)。比如儲能系統(tǒng)需要具備高效能量密度,即單位體積或質(zhì)量內(nèi)能夠儲存更多的電能,以滿足AI系統(tǒng)持續(xù)、高負(fù)荷運行的需求。
此外,還包括快速充放電能力、長循環(huán)壽命、高安全性與穩(wěn)定性、智能化管理以及可持續(xù)性等多方面都需要加強。目前市場中所應(yīng)用及研發(fā)的鋰電池、固態(tài)電池、鈉電池、全釩液流電池等等,都這些方面進(jìn)行綜合考慮,以應(yīng)對未來AI時代的需求。
具體來看,比如針對儲能產(chǎn)品中的逆變器、DC/AC轉(zhuǎn)換器,需要研發(fā)更高轉(zhuǎn)換效率的功率半導(dǎo)體器件(如新型IGBT、SiC MOSFET、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體材料器件),能夠減少電力轉(zhuǎn)換過程中的損耗,提高整體儲能系統(tǒng)的能源利用率。
利用先進(jìn)的半導(dǎo)體芯片和傳感器技術(shù),構(gòu)建高度智能化的儲能管理系統(tǒng),實時監(jiān)測電池狀態(tài)、預(yù)測剩余壽命,并通過機(jī)器學(xué)習(xí)和AI算法優(yōu)化充放電策略,有效調(diào)度和分配電力資源。
近期,深圳市工信局發(fā)布的《深圳市算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃(2024-2025)》為行業(yè)發(fā)展制定了一個清晰的規(guī)劃方向。配合電網(wǎng)升級,將儲能電站與智算中心協(xié)同發(fā)展,通過儲能電站來平抑電力波動,支持AI大模型技術(shù)的發(fā)展,將成為未來的主流。也可以看到,儲能技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)關(guān)乎到未來AI發(fā)展的上限。
總結(jié)
儲能技術(shù)是支撐AI行業(yè)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一,它既能解決AI領(lǐng)域?qū)δ茉吹拇罅啃枨螅帜苤ζ鋵崿F(xiàn)低碳、環(huán)保的目標(biāo)。并且為了滿足AI發(fā)展帶來的電力需求,儲能技術(shù)需要在安全性、經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)集成、算法支持、數(shù)字化與智能化、適配性、技術(shù)創(chuàng)新以及政策與市場機(jī)制等方面進(jìn)行深入的研究和創(chuàng)新。通過這些努力,儲能技術(shù)將能夠更好地支持AI的發(fā)展,同時促進(jìn)整個能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。
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