权力在开启欧洲人工智能革命中的作用

在欧洲，到 2030 年，数据中心的需求预计将从目前的 10 吉瓦增至约 35 吉瓦 (GW)。1^{为了满足这一新的IT负载需求，数据中心基础设施需要超过250至3000亿美元的投资（不包括发电能力）。}2^{数据中心需求的指数级增长伴随着电力需求的相应激增。}

按照目前的采用率，到本十年末，欧洲数据中心的功耗预计将增加近两倍，从目前的约 62 太瓦时 (TWh) 增加到超过 150 太瓦时。³这一增长将成为欧洲电力需求近期主要增长动力之一，未来六年数据中心将占欧洲总电力消耗的 5% 左右（目前约为 2%）。⁴根据许多主要数据中心参与者宣布的净零排放承诺，预计这种需求将主要来自绿色电力。⁵

目前，整个欧洲电力生态系统在满足这种不断增长的需求方面面临着重大挑战。这些问题包括可靠电力来源有限、可持续性问题、电力接入上游基础设施不足、土地可用性问题、数据中心使用的电力设备短缺以及缺乏建筑设施和基础设施的熟练电力技工。在都柏林和法兰克福等大型成熟市场，为新数据中心供电所需的时间可能超过三到五年，仅电气设备的交付时间往往就超过三年。⁶

如果欧洲要释放人工智能的全部经济潜力，满足数据中心的需求将非常重要。它还可能带来更广泛的好处，帮助释放欧洲电力基础设施所需的关键投资，以支持正在进行的能源转型。

在本文中，我们将探讨这个快速发展的领域，着眼于人工智能的未来增长以及对数据中心的相应需求；扩展数据中心的挑战；以及投资者和现有企业如何在权力竞争中取得领先（参见侧边栏“不断发展的能源转型：麦肯锡的最新分析”）。

数据中心可以创造巨大的经济价值

在全球范围内，数据中心的电力需求正在飙升，以满足对更大计算能力的需求以及数字化、云迁移和人工智能等新兴技术的连接需求。特别是，人工智能正在推动电力需求，因为新一代图形处理单元 (GPU) 芯片组对功率密度的要求显着提高。

根据麦肯锡的研究，人工智能和分析可以在全球经济中创造约 10 万亿美元的经济价值。⁷高管的人工智能策略, QuantumBlack，麦肯锡人工智能，2024 年 10 月。然而，到本世纪末，即使要实现这一潜力的四分之一，也需要在全球范围内增加 50 至 75 吉瓦的数据中心基础设施。

虽然数据中心建设的增长将美国最强，欧洲有充足的机会发展其市场并进一步刺激其技术生态系统。⁸数据中心和能源部门如何满足人工智能对电力的渴望，麦肯锡，2024 年 9 月 17 日。该地区数据中心的总 IT 负载需求预计将从 2023 年的 10 吉瓦增长到 2030 年的约 35 吉瓦（图表 1）。

满足这一需求需要大幅增加电力供应；对于欧洲来说，这是一个显着的转变，自 2007 年以来，欧洲总电力需求一直相对停滞。⁹欧洲电力需求：增长还是持续？— 麦肯锡，2024 年 10 月。

尽管人们对国内制造业、电动汽车 (EV)、热泵和电解槽潜在的电力需求增长进行了很多讨论，但数据中心的需求是直接且巨大的。到 2030 年，数据中心负载可能占欧洲新增净需求的 15% 至 25%（请参阅侧边栏“数据中心负载的独特之处是什么？”）。2023 年至 2030 年间，欧洲数据中心的电力需求预计将增加约 85 TWh，复合年增长率约为 13%（图表 2）。

目前，欧洲数据中心的增长是由超大规模企业和托管租赁推动的（参见侧边栏“数据中心原型”），到 2028 年，仅超大规模企业就可推动高达 70% 的预期需求（图表）3）。

整个欧洲电力价值链面临的挑战

随着全球能源转型步伐加快和新政策的出台，预计与数据中心相关的电力消耗激增可能会伴随着向可再生能源和低碳能源的转变。欧盟委员会已经通过了法规，允许其评估欧盟境内数据中心的可持续性。¹⁰重新制定的能源效率指令要求数据中心运营商从 2024 年开始向欧洲数据库报告 KPI。

数据中心运营商在建设新容量时需要考虑三个关键因素：

1. 能量间歇性：满足以零中断风险获得快速电力的更高要求（即缩短并网时间并确保备用解决方案）
2. 一氧化碳₂-自由能：确保市场上的绿色能源，包括通过购电协议（PPA）
3. 现场生成：数据中心站点采用独立发电能力

能量间歇性

据数据中心专家称，超大规模企业的平均容量利用率为 80% 至 95%。虽然数据中心运行相当稳定，但其高正常运行时间要求需要稳定的电源连接。然而，它们可能缺乏确保电力稳定的控制机制，这主要是由于到 2030 年的需求增长。考虑到一组 5 个 1 GW 数据中心的电力需求 10% 的波动相当于一座全燃气发电厂的电力输出，这种高正常运行时间要求可能会给电网带来压力并增加对灵活性的需求。

在电力系统无法容纳所有这些的地方，数据中心可能需要管理自己的电力平衡。（未充分利用的）联合循环燃气轮机和电池存储与现场备用发电机的组合可以提供这种平衡能力。在欧洲，绿色固化解决方案——例如水力、碳捕获、利用和储存 (CCUS) 的火力发电以及核能（尽管这种情况不太常见，并且针对特定国家或招标区）——还可以帮助平衡系统。

传输容量影响数据中心性能的各个方面，包括速度、可扩展性、可靠性和能源效率。麦肯锡的研究表明，对于数据中心运营商来说，上市时间是部署新容量时最关键的考虑因素。然而，由于多种因素的综合作用，包括可再生能源连接到系统、整个经济的电气化程度不断提高（电动汽车、热泵和电解槽）以及电网投资落后于发电，新设施的连接时间显着增加。¹¹此外，与规划和建设数据中心所需的较短时间相比，传输规划的周期较长，造成了传输容量的潜在短缺。

法兰克福等主要枢纽的数据中心站点获得新电源连接所需的时间一直在增加。甚至有些地方，例如阿姆斯特丹和都柏林，近年来暂停了新数据中心的建设，主要是因为缺乏支持它们的电力基础设施。

一氧化碳₂-自由能

数据中心行业面临着脱碳并在 2030 年至 40 年间实现净零排放目标的巨大挑战。¹²超大规模运营商和托管运营商都在与能源公司合作，以确保在自有可再生能源电力较低时确保低碳电力供应。到目前为止，购电协议已成为超大规模企业履行其可再生能源承诺的领先战略。科技公司仍然是购电协议增长的主要贡献者；去年，亚马逊在全球范围内收购的购电协议比任何其他公司都多。¹³

超大规模企业依靠可再生能源证书（REC）来抵消其现实世界的排放。¹⁴虽然一些企业专注于将其能源消耗与其运营所在电网的 REC 相匹配，但另一些企业则越来越多地购买与不同时间和地点发电相关的证书。研究人员指出，这种碳匹配对电力系统的长期排放影响极小，并且很少激励新项目的开发或在原本不会出现此类举措的地区生产清洁能源。¹⁵

通过战略选址也可以部分减少与能源相关的排放。这包括选择电网结构中无碳能源比例较高且温度本身较低的位置，从而减少与冷却相关的功耗需求（图表 4）。

目前，许多新的数据中心都是为人工智能训练而设计的，与传统数据中心活动相比，其延迟要求不太严格。随着时间的推移，其中一些可能会转向人工智能推理，这需要比人工智能训练或传统使用更高的速度；那些位于延迟较差的偏远地区的用户可能不适合这样做。

在没有完全CO的情况下₂-免费能源，人们对碳去除解决方案越来越感兴趣，特别是在超大规模企业中。AWS 等公司正在积极购买大量碳减排额度来抵消其排放量。例如，AWS已承诺购买CO₂十年间清除量达 250,000 公吨。¹⁶

现场生成

在大多数全球市场中，减缓电力接入的主要瓶颈是连接到输电网的能力有限，而不是自身无法发电。^{17 号}发电群的潜在容量主要来自目前运行低于最高水平的化石燃料发电厂。

在大宗输电网接入电力的地区，变压器、现场备用发电机和配电装置等电力设备的供应受到进一步限制，交付周期历史最高，可长达近两年。一些案例（图表 5）。

随着电网接近其容量极限以及新电网连接的交付时间增加，数据中心运营商将被要求进行创新。为数据中心供电的能源必须满足数据中心不同的增长需求和负载情况。除了可再生能源和大容量电网供应之外，可能还需要其他来源来确保 24/7 供电。许多运营商已经在探索现场发电的替代策略，包括小型模块化反应堆、氢燃料电池和天然气。

在过去的二十年里，没有任何技术比人工智能，特别是生成式人工智能（gen AI）更能推动欧洲加速电力基础设施的发展。更重要的是，这种需求主要是对清洁能源的需求。

该行业对绿色能源解决方案的投资正在增长势头，但鉴于数据中心呈指数级增长，仍有巨大的未开发潜力。与房地产或技术等传统数据中心收购不同，绿色能源投资呈现出不同的风险/回报状况，可能会吸引具有特定目标的投资者。随着数据中心在欧洲经济中发挥着越来越重要的作用，探索整个能源价值链对于识别和利用这些新兴机遇至关重要。

低碳电力是一个日益重要的投资领域。数据中心行业的公司正在使用许多不同的工具和方法来管理其碳核算，包括非捆绑式和时间匹配的 REC、PPA、碳匹配、抵消、CO₂拆除和认证活动，但许多利益相关者仍需要确定自己的动机、抱负和未来方向。

随着欧洲面临日益紧张的电网，数据中心的未来（对于欧洲大陆的数字基础设施和竞争力至关重要）取决于位置和能源管理的战略选择。在不再保证可靠、快速的电力接入的情况下，依赖或建设数据中心的公司必须直面这一新现实。电力可用性和数据传输基础设施之间的权衡不再是理论上的；他们要求采取紧急行动。

为了平衡间歇性可再生能源渗透率的提高，欧洲将需要更多的可调度能源。它还可能需要过度建设可再生能源装置的峰值容量，以满足数据中心对绿色能源出乎意料的高需求。

对于输电系统运营商来说，当务之急是明确的：加快并增加对能源基础设施的投资，以确保稳定性和可靠性。正如欧盟电网行动计划所述，投资的涌入可以成为开发与欧洲工业、交通和家庭紧密相连的专用基础设施的催化剂。¹⁸换句话说，解决数据中心的能源需求可能有助于弥合历史上落后于发电进步的投资缺口。

此外，加强发电和配电网之间的联系对于支持扩大发电能力和确保高效电力输送至关重要。通过积极应对这些挑战并投资必要的基础设施和技术，欧洲可以创造一个更具弹性和可持续的能源未来。