AI的盡頭真是儲(chǔ)能？
電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）近日，英偉達(dá)CEO黃仁勛在一次公開(kāi)演講中表示，AI未來(lái)的發(fā)展將與光伏和儲(chǔ)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(lái)的AI取決于能源，社會(huì)需要更多的光伏與儲(chǔ)能。
日消耗50萬(wàn)度電，美國(guó)普通家庭用電的1.7萬(wàn)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(jià)，而發(fā)展AI的代價(jià)便是能源的巨大消耗。
特斯拉創(chuàng)始人馬斯克曾公開(kāi)表示，AI發(fā)展的速度前所未見(jiàn)，幾乎每過(guò)6個(gè)月，AI的算力就會(huì)增加10倍。而集成電路中的摩爾定律，也“僅僅”是每18個(gè)月性能翻一倍，與如今AI的成長(zhǎng)速度相比，實(shí)在不值一提。
不過(guò)高速的成長(zhǎng)速度下，是海量的能源需求，馬斯克預(yù)計(jì)，兩年內(nèi)就會(huì)由“缺硅”變?yōu)椤叭彪姟保@將阻礙AI的發(fā)展。馬斯克認(rèn)為，當(dāng)前算力的增長(zhǎng)已經(jīng)面臨瓶頸，接下來(lái)變壓器將會(huì)陷入短缺，緊接著就是電力的短缺。到2025年，甚至?xí)媾R沒(méi)有足夠電力來(lái)運(yùn)行所有芯片的局面。
而AI將成為電力消耗的大戶，據(jù)美國(guó)《紐約客》雜志報(bào)道，ChatGPT的日均耗電量達(dá)到50萬(wàn)度，相當(dāng)于美國(guó)普通家庭用電量的1.7萬(wàn)倍，以此應(yīng)對(duì)其用戶的約2億個(gè)請(qǐng)求。
國(guó)際能源署（IEA）此前表示，未來(lái)三年，全球電力需求將加速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)每年增長(zhǎng)3.4%。美國(guó)Uptime Institute預(yù)測(cè)，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(huì)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(gè)AI行業(yè)每年將消耗85-134太瓦時(shí)（TWh）的電力，1太瓦時(shí)等于10億千瓦時(shí)。
舉個(gè)直觀一點(diǎn)的例子，我國(guó)的三峽水電站年發(fā)電量剛剛突破1000億千瓦時(shí)，意味著未來(lái)整個(gè)AI行業(yè)的耗電量由三峽電站來(lái)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(gè)省份地區(qū)的。
比如國(guó)內(nèi)的臺(tái)灣地區(qū)即將在4月份調(diào)漲電價(jià)，預(yù)計(jì)產(chǎn)業(yè)用電價(jià)格將上調(diào)3成，而4月份電價(jià)方案平均也將漲10%-15%。
英偉達(dá)CEO黃仁勛更是在一次公開(kāi)演講中指出，AI未來(lái)的發(fā)展與光伏和儲(chǔ)能緊密相連，他表示，未來(lái)人們不能只想著算力，如果只考慮計(jì)算機(jī)，那么需要消耗掉14個(gè)地球的能源。
儲(chǔ)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(guò)添加更多的算力卡來(lái)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(lái)AI競(jìng)爭(zhēng)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(chǔ)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)能水平，將成為未來(lái)相關(guān)企業(yè)能否占據(jù)優(yōu)勢(shì)的重要因素。
從儲(chǔ)能的作用來(lái)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(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地儲(chǔ)存并按需釋放電力，避免電網(wǎng)波動(dòng)帶來(lái)的影響，確保AI設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)AI訓(xùn)練過(guò)程中的計(jì)算量可能瞬間達(dá)到峰值，導(dǎo)致電力需求激增。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在非高峰時(shí)段存儲(chǔ)電能，在高峰時(shí)段釋放，緩解電網(wǎng)壓力，滿足AI計(jì)算對(duì)電力的彈性需求。
不僅如此，儲(chǔ)能技術(shù)也能幫助推動(dòng)AI在邊緣計(jì)算場(chǎng)景的應(yīng)用，比如無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛汽車、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等，通過(guò)儲(chǔ)能裝置保證設(shè)備在無(wú)外部供電情況下仍能高效運(yùn)行AI算法。
而在能量來(lái)源上，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心都開(kāi)始采用風(fēng)電光伏等可再生能源，不過(guò)可再生能源存在間歇性和不穩(wěn)定性的問(wèn)題，儲(chǔ)能技術(shù)能夠?qū)⑺鼈儺a(chǎn)生的多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，在沒(méi)有光照或風(fēng)力不足時(shí)使用，使得AI行業(yè)更加綠色可持續(xù)。
當(dāng)然，面對(duì)AI所帶來(lái)的巨大能源需求，對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)而言本身也是一種挑戰(zhàn)。比如儲(chǔ)能系統(tǒng)需要具備高效能量密度，即單位體積或質(zhì)量?jī)?nèi)能夠儲(chǔ)存更多的電能，以滿足AI系統(tǒng)持續(xù)、高負(fù)荷運(yùn)行的需求。
此外，還包括快速充放電能力、長(zhǎng)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(qiáng)。目前市場(chǎng)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(duì)未來(lái)AI時(shí)代的需求。
具體來(lái)看，比如針對(duì)儲(chǔ)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(guò)程中的損耗，提高整體儲(chǔ)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(chǔ)能管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池狀態(tài)、預(yù)測(cè)剩余壽命，并通過(guò)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(dòng)計(jì)劃（2024-2025）》為行業(yè)發(fā)展制定了一個(gè)清晰的規(guī)劃方向。配合電網(wǎng)升級(jí)，將儲(chǔ)能電站與智算中心協(xié)同發(fā)展，通過(guò)儲(chǔ)能電站來(lái)平抑電力波動(dòng)，支持AI大模型技術(shù)的發(fā)展，將成為未來(lái)的主流。也可以看到，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)關(guān)乎到未來(lái)AI發(fā)展的上限。
總結(jié)
儲(chǔ)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?，又能助力其?shí)現(xiàn)低碳、環(huán)保的目標(biāo)。并且為了滿足AI發(fā)展帶來(lái)的電力需求，儲(chǔ)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(chǎng)機(jī)制等方面進(jìn)行深入的研究和創(chuàng)新。通過(guò)這些努力，儲(chǔ)能技術(shù)將能夠更好地支持AI的發(fā)展，同時(shí)促進(jìn)整個(gè)能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)。
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