数据中心缺电正在全球蔓延：AI热潮背后的能源博弈
伴随着AI算力需求的爆发，全球数据中心“缺电”现象正在成为科技领域的一大难题。以英国为例，国家电网和电力监管部门日前就透露，当前数据中心的用电需求占据了电网新增需求的一半以上。根据某龙头企业的规划，未来五年还将新增19吉瓦的用电需求，相当于目前英国用电高峰期三分之一的总量。
数据中心需求暴涨，电网压力陡增
自2024年11月起，英国季度报装需求激增。截至今年6月，电网接入的总需求已经从原来的41吉瓦飙升至125吉瓦，增幅巨大。其中，输电侧的需求增加了80吉瓦，而这些数字甚至达到英国最高用电峰值的两倍多。更严重的是，为了争夺指标，部分数据中心承包商开始“圈地式”大肆申请用电额度，导致一批即将开工的项目因供电排队延迟。
这一问题不仅限于英国。近来，微软CEO透露，因缺乏电力支持和数据中心场地，公司有大量GPU资源出现闲置。这一状况在美国同样突出。摩根士丹利预测，2025-2030年美国数据中心的累计电力缺口将达到49吉瓦，2028年单年的缺口就可能高达28吉瓦。AI相关用电将从2023年的7太瓦时暴涨至2028年的393太瓦时。
与此同时，美国现有电网还面临发电增长放缓、传统能源比重大幅下滑、可再生能源波动剧烈等问题。不少输电设施年限已超40年，新的输电项目平均并网时间需等待超过三年。巴克莱银行的报告直接指出，老旧的美国输电网已无法应对AI驱动的数据中心需求，迫使行业探索自建电源“孤岛”。但AI业务的高功率波动，正在考验离网电力系统的可靠性。
各大科技巨头的数据中心项目审批因此一再推迟。亚马逊甚至因俄勒冈某公用事业公司无法履行电力供应协议而正式提出投诉。
欧盟方面，数据同样严峻。高盛数据显示，约170吉瓦的欧洲数据中心项目因电力短缺进入延期，几乎相当于当前用电总量的三分之一。到2030年，数据中心的新增用电需求有望增长165%，总量将达到葡萄牙、希腊及荷兰三国用电量总和。据IEA和S&P预测，老化电网将带来漫长的建设审批周期。
全球范围来看，S&P Global预计2025年数据中心总用电量达860太瓦时，到2030年将逼近1587太瓦时，主要源于AI领域的拉动。IEA的测算同样显示，到2030年，全球数据中心的用电需求将超过日本全国当下的用电量。
正如业内流行说法——“AI算力的尽头是电力”——当下的数据中心能否获得稳定供电，已成区分科技巨头竞争力的新门槛。
能源短缺倒逼行业转型，多条赛道孕育新机遇
针对供电不足的挑战，产业界正在积极探索多元化解决方案，主要集中在能效提升、能源结构优化，及电网与配电架构的技术创新。
数据中心能效革命
节省能源、提升能效仍是第一道防线。以冷却环节为例，目前约三分之一的数据中心能耗用于机房冷却。会议上，业内专家分享了高能效BLDC电机在精密空调和服务器风扇上的实践——通过提升电机能效，能够直接降低冷却系统的整体能耗。与此同时，数据中心选址向冷凉地区倾斜、应用自然冷却或更高效的液冷替代风冷，也成为趋势。
从配电侧来看，英伟达主推的800V HVDC高压直流架构，通过在数据中心边缘用工业级整流器，把13.8kV交流直接变换为800V直流电，简化了以往多级交流/直流转换流程，大大降低了配电损耗。和传统系统对比，这一方案可显著减少风扇电源单元数量、提升系统可靠性，并带来电气复杂度、维护需求的下降，同时还能降低铜缆等基础材料成本。不难看出，这条赛道将为相关元件、控制芯片、电力系统核心设备等上下游企业带来广阔市场机会。
可再生能源及储能技术集成
能源结构革新是破解“缺电”瓶颈的另一大方向。以亚马逊班加罗尔数据中心为例，自建光伏实现清洁能源自给，并用氢燃料电池系统实现零碳备用保障，热电综合效率高达80%。美国佛蒙特州也曾试点用家庭储能设备组建虚拟电厂（VPP），在高峰时段为电网提供补能。
此外，固体氧化物燃料电池（SOFC）因其55%-65%的发电效率和超90%热电联产效率，正加速替代柴油发电机，部分数据中心已部署SOFC为主的独立供能。市场龙头如Bloom Energy业绩在北美数据中心持续攀升，国内以潍柴动力、佛燃能源等为主的集成与材料供应商也开始入局。
电网升级与智能配电新技术
扩容升级电网，是“治本”之策。固态变压器（SST）和智能变电站，以高效双向功率流、精准电压控制和故障隔离等新特性，被业界寄予厚望。SST应用普及后，将为第三代半导体带来巨量需求。以德州某试点数据中心为例，SST显著提升AI服务器满载率，降低GPU闲置，同时大大改善了数据中心对电网的友好性，量化减少峰谷波动。
小结与展望
数据中心“缺电”，实质是AI算力崛起与能源基建进度错配的产物，也倒逼全行业在技术、产业链和商业模式上协同创新。从800V HVDC到液冷新风，从氢能与SOFC到SST电网升级，每一个技术节点都孕育着结构性变革的机会。未来谁能抓住这一波能效提升和能源结构升级的红利，谁就可能在AI计算革命的下半场拔得头筹。
“开源节流+系统协同”，将成为穿越周期的关键底色。无论是第三代半导体企业、储能技术公司，还是电力设备与数据中心服务商，都将在这场产业巨变中寻找新的增长曲线。同时，政策引导、产业协作乃至跨国资源协调，也将成为能否彻底破解“AI缺电”难题的决定性因素。
