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utilities 必须 reinvent 自我以利用由人工智能驱动的数据中心 boom

2024-10-10 11:10:25 英文原文

作者:By Maeghan Rouch, Aaron Denman, Peter Hanbury, Paul Renno, and Ellyn Gray

一目了然
  • 根据贝恩分析,满足数据中心激增的电力消耗可能需要在全球范围内新增超过2万亿美元的能源发电资源。
  • 美国的能源需求可能在未来几年内超过供应;为了满足需求,公用事业公司到2028年需要将年度发电量提高多达26%。
  • 在数据中心项目上进行大量投资伴随着风险,但错失增长机会也同样存在风险。
  • 领先的公用事业公司正在制定可行的资源计划,以保护现有客户的同时,努力使组织更加灵活和协作。

面对数据中心可能带来的巨大需求,美国公用事业公司正面临着一个许多高管未曾预料到的挑战:在多年应对需求持平或下降的情况下,许多组织已经忘记了如何实现增长。更糟糕的是,他们发现要抓住这个新机会,需要迅速而前所未有的转变其运营和商业模式。

近二十年来,由于能效提升和分布式发电抵消了经济增长的影响,美国电力需求趋于平稳。然而,这种需求停滞的时代已经结束。2022年末生成式人工智能的突破以及随之而来的数据中心建设热潮,恰好与制造业回流、工业政策和汽车电动化导致的需求增长一起,让公用事业公司措手不及。

目前,美国公用事业公司正准备在未来几年内应对需求超过供应的情况,其中数据中心占据了增长的主要部分(请参见图1和图2)。无论是发电还是输电,只有在最保守的场景下才能在数年内追上需求。到2028年,公用事业公司将需要将年度能源产量在2023年的基础上增加7%至26%,以满足预计的需求。这远远超过了美国公用事业公司在2005年至2023年间实现的最大五年发电增长约5%的水平。

备注:需求预测是多个行业预测的汇总;基于EIA数据的历史数值和发电预测;为了考虑到传输中的能源损耗,确保足够的负载,历史上发电与消耗之间的差距也是必要的。

资料来源:EIA 2023-2025 短期能源展望(2024年5月);EIA 2025-2028 能源展望(2023年3月);ISO 报告(2023年下半年 - 2024年上半年);FERC;Grid Strategies;高盛和美国银行分析师预测(2024年4月);贝恩分析

备注:数值已四舍五入;商业(不含数据中心);住宅(含电动汽车)

资料来源:美国银行和高盛分析师预测(2024年4月);EIA短期能源展望(2024年5月);EIA 2023年展望;IDC数据中心部署和支出预测(2023年下半年);贝恩分析

全球的公用事业公司都面临着同样的紧迫问题。根据最新的预测,截至撰写本文时的数据中心年度全球能源消耗可能从2023年的水平到2027年翻倍以上,复合年增长率在10%至24%之间,并且有可能在2027年超过100万吉瓦时(尽管这些预测存在很大差异并且不断向上修正)。这些设施需要惊人的电力供应。为一座1吉瓦的数据中心供电大约相当于四个天然气发电厂的容量,或相当于半个大型核电站的容量。

根据贝恩公司的估计,满足全球数据中心的需求可能需要超过2万亿美元的新能源发电资源。

仅在美国,为了在未来十年支持数据中心的增长而充分资助资本投资,公用事业公司每年需要比之前预测的额外增加10%到19%的收入(见图3)。根据我们的分析,这可能会导致客户账单在2032年前每年逐步增加1%。

备注:仅包括受监管的公用事业的燃料费用,不包括独立发电商;假设通胀率为约3%,折旧期限为20年。

来源:普林斯顿大学净零美国研究;S&P SNL能源;S&P资本IQ;美国劳工统计局消费者价格指数;EIA;贝恩分析

全球挑战,全球机遇

我们预计美国的公用事业公司将受到不成比例的影响,因为大多数最大的数据中心投资者都位于美国,并且北美预计将增加大量的新数据中心容量。然而,这是一场全球性的竞争。加拿大、爱尔兰、德国、阿拉伯联合酋长国、印度及世界各地的公用事业公司都在权衡相同的机会、风险和战略性决策。他们的选择——以及政府和监管机构的选择——将影响最终建立的数据中心位置,这对技术和能源生态系统具有巨大的影响。

公用事业高管面临着走钢丝般的平衡挑战。数据中心的需求是几十年来推动负荷增长最重要的催化剂,利用它有可能为能源转型投资提供资金,并可能降低居民电价。同时,如何确保可靠性、保护 affordability(此处应理解为可负担性)、筹集所需资本、满足可持续发展承诺,并以必要的速度推进?由于"affordability"在中文中可以直接翻译为“可负担性”,所以原文中的这一部分直接保留了英文原词,但在括号内解释其含义。

高管们认识到存在权衡,大规模投资数据中心项目的机会成本和风险可能超过一些公用事业公司的收益。然而,错过增长机遇也是一个重大风险。市场速度对于数据中心提供商至关重要。如果一家公用事业公司在提供发电或输电及配电(T&D)连接方面进展太慢,数据中心提供商将有其他选择并会转向其他地点或现场解决方案(如现场可再生能源和储能)。

这种形势要求公用事业公司重塑其商业模式,以便更好地将自身和客户的激励措施进行对齐,并支持能源资源的快速扩展。对于公用事业公司来说,好消息是许多数据中心客户拥有雄厚的财力并且愿意合作,以寻找诸如创新的费率结构、长期合同以及合资企业等创造性的解决方案。

公用事业也必须现代化其运营模式,以加快资源规划和新建或升级发电、输电和配电线路的建设。在这一高度监管的行业中,这是一项艰巨的任务,要求公用事业公司在前所未有的更大不确定性中做出艰难的战略选择。

美国领先的公用事业公司正专注于确定他们可以合理服务的需求水平,保护现有客户的电力可靠性和 affordability,并建立更强大的商业能力以有效与数据中心客户合作。至关重要的是,它们认识到不能单打独斗。电力生态系统中的每个人——开发商;独立发电商;输配电公司;工程、采购和施工企业;基础设施投资者;以及设备制造商——都在利用这一机会方面发挥作用。

五个步骤把握需求激增机遇

新兴领导层正专注于五个关键步骤。

第一步:根据客户 seriousness 理性化客户管道。注意这里的"seriousness"保留了英文原词,因为其具体含义可能需要上下文进一步明确,在不同情境下可以翻译为“紧迫性”、“意向强度”等。若必须直译,则为:“第一步:基于谁最认真地理性化客户管道。”在这个新的格局中,一些最大的潜在客户正在比较选择,公用事业公司必须区分真正的买家和仅仅试探市场的客户。新兴领导者正在与数据中心提供商进行深入对话,以评估项目的准备情况,并优先考虑那些有明确计划和坚定承诺的客户。(例如,他们是否已经确定了土地并为新设施制定了初步设计方案?他们是否愿意承担最低需求费用并签订长期合同?)公用事业公司无法承受大规模资本投资主要用于闲置所带来的财务压力,但同时也要认识到供应不足将迫使潜在客户转向其他地方。

步骤二. 开发一个可行的资源计划,包含满足利益相关者目标的情景。公用事业公司拥有数十年的资源规划经验,但需求规模和数据中心愿意货比多家的要求需要迅速对多种资源场景进行建模,除了传统的5到20年的历史视角外,还需重点关注未来2至5年的执行情况。新兴领导者正在评估每个情景下所需的能源生成和传输基础设施,以确保这些设施能够满足客户、监管机构以及公用事业公司的需求,并且在不超出公用事业公司财务和运营限制的情况下实现这一目标。

在多年需求持平之后,一家公用事业公司迅速适应了来自科技超大规模企业、数据中心托管服务提供商和电力基础设施开发商的兴趣增长。该公司通过完善一个十年期的数据中心业务预测来实现这一目标。它从与每个潜在客户的严格尽职调查讨论开始,明确了计划、负载要求以及承诺水平(包括他们参与需求响应项目的意愿及前期资本投入的准备)。

同时,该公用事业公司根据不同的需求水平建立了模型,以确定必要的资源组合及其相关成本。每个场景都预测了分阶段的供应情况,包括接下来2到5年内(考虑系统中现有的容量和易于添加的资源)以及5年以上(依赖于具有更长建设周期的新发电能力和输电能力)。这表明在未来10年内,某些情景将需要建造超过该公用事业公司在过去二十年内增加的两倍以上的容量。这一评估帮助公用事业公司确定了它能够满足的负荷需求,并提供了为数据中心快速时间表所需的资本投资的信息。

步骤三. 在定价和融资方面进行创新保护资产负债表和现有客户。传统的电价结构将成本均匀分配给各个客户群体,对于数据中心巨大的能源需求来说是不够的。一些公用事业公司正在开发新的定价设计,以确保数据中心承担其能源使用带来的全部增量成本,包括包含最低收费的长期合同。这些协议有助于保护其他客户群体的费率,并确保在数据中心能源消耗波动的情况下,公用事业公司能够收回投资。虽然此类做法并非完全新颖,但所需的投资规模导致了更为严格的合同条款。

此外,公用事业公司正在探索合作伙伴关系和合同模式,通过这些模式大型客户可以直接为清洁能源项目和电网基础设施改进提供资金,进一步协调利益并帮助公用事业管理其资产负债表。

第4步. 创新为了速度和效率。满足数据中心客户快速的时间表要求公用事业公司进行创新并采取不同的工作方式。在建设新一代、传输和配电基础设施的过程中,提前与利益相关者合作并将新技术(例如先进导体)付诸应用将至关重要。

抓住这一机会也需要前所未有的协调、速度和专业知识,涵盖所有公用事业功能。资源规划和费率设计团队将需要将其典型的多年时间表缩短到几个月。商业团队可能需要重新调整其流程,并提高员工技能以管理与复杂数据中心运营商的更复杂的谈判。领先的公用事业公司正在用敏捷方法取代一些经过验证(但有时效率较低)的项目管理方法,这些方法可以同步努力、加速决策并允许团队并行完成步骤。

一家公用事业公司创建了一个程序管理团队,以协调其客户、发电、监管和资源规划等功能之间的数据中心业务活动。这个小团队开发并推进了创新的想法,旨在改革该公司的传统做法,以便更好地服务于不断增长的数据中心客户需求。通过协调活动和鼓励变革思维,这家公用事业公司确保能够迅速而有效地响应这些客户的需求。

步骤五。与行业合作伙伴更紧密地合作。这可能会让许多公用事业公司感到不舒服且不符合其一贯作风,但现实是他们无法单独应对数据中心的需求激增。有效的公用事业公司将形成联盟,利用行业合作伙伴的专业知识和资源。例如,与能够更快、更低成本地推进项目的开发商合作,将使公用事业公司在不超出自身能力范围的情况下满足雄心勃勃的时间表。领导这些协作努力有助于公用事业公司确保不仅能满足数据中心的即时需求,还能为未来建立一个有弹性和可扩展的电力生态系统。

公用事业公司面临着决定哪些业务应该内部保留、哪些可以外部化的决策。允许某些客户追求表后解决方案可能是谨慎的,但这需要精心设计以保护系统的可靠性和客户的负担能力。这些动态已经显现:例如,亚马逊网络服务今年宣布以65亿美元收购Talen能源公司的核电供电960兆瓦数据中心园区。

数据革命

电力一直是过去经济转型的基石,也将成为下一个时代的根基。最成功的公用事业公司将制定长期战略,在追求数据中心机会与保持可靠、安全、经济且可持续的能源电网之间取得适当的平衡。

他们也不会害怕重新构想一家公用事业公司可以成为什么样子。它们是否会主要成为资产管理公司,甚至重生为科技公司?这些可能性听起来可能今天仍然很极端,但新兴的领导者正以开放的心态和愿意挑战现有范式、转型以抓住机遇的姿态展望未来。

作者感谢保罗·博克沃尔特对此文章的贡献。

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摘要

概览 根据贝恩分析,满足不断增长的数据中心能耗需求可能需要全球新增超过2万亿美元的能源生成资源。仅在美国,充分资助未来十年支撑数据中心增长所需的资本投资就需要公用事业公司每年比之前预测多产生10%至19%的收入(见图3)。对公用事业来说的好消息是,许多数据中心客户拥有大量的财务资源,并愿意合作寻找创新解决方案,如创新费率结构、长期合同和合资企业。他们是否会主要成为资产管理者甚至重新定位为科技公司?这些可能性听起来可能过于极端,但新兴领导者正以开放的心态展望未来,敢于挑战现有范式并进行转型,抓住这一机遇。