電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）最近，AI數(shù)據(jù)源中心缺電成為了海外科技巨頭面臨的最大問題。英國國家電網(wǎng)和電力監(jiān)管部門表示，數(shù)據(jù)中心占到當(dāng)前電網(wǎng)新需求的一半以上。而按照目前的規(guī)劃，某公司計劃在5年內(nèi)接入19吉瓦的新設(shè)施，相當(dāng)于目前英國用電峰值需求的約三分之一。

英國電力監(jiān)管透露，自2024年11月以來，需求隊列里的簽約報裝量激增。截至今年6月的可用數(shù)據(jù)，接入電網(wǎng)的需求從41吉瓦暴增至125吉瓦，其中輸電需求暴增80吉瓦。需求總量已經(jīng)達到目前英國用電峰值的兩倍多。

而在缺電的大環(huán)境下，甚至出現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心承包商大量投機性申請用電，導(dǎo)致很多即將投入建設(shè)的項目受到延誤。

本周，微軟CEO甚至透露，公司手上有大量GPU因為缺電以及缺數(shù)據(jù)中心機房，而遭到閑置?，F(xiàn)在，全球數(shù)據(jù)中心缺電情況到底嚴重到什么程度了？

一邊缺卡，一邊缺電

根據(jù)摩根士丹利研究預(yù)測，2025-2030年美國數(shù)據(jù)中心電力缺口累計將達49GW，其中2028年單年的電力缺口預(yù)計就高達28GW生成式AI耗電量預(yù)計從2023年的約7TWh激增至2028年的393TWh。

與此同時，根據(jù)美國能源部（DOE）和S&P Global的報告，美國電網(wǎng)目前面臨新增發(fā)電容量增長緩慢、傳統(tǒng)能源下降、可再生能源波動、設(shè)備老化等問題，部分電網(wǎng)機組已經(jīng)使用超40年，輸電項目的平均并網(wǎng)時間超過3年。

巴克萊銀行在本月發(fā)布的報告中提到，美國陳舊輸電網(wǎng)絡(luò)無法應(yīng)對AI電力需求，數(shù)據(jù)中心行業(yè)正被迫建立自帶電源的“孤島化”項目，但AI工作負載的極端功率波動對獨立電力系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成前所未有考驗。

因此，美國多家科技巨頭在本土建設(shè)的數(shù)據(jù)中心，包括微軟、谷歌、Meta等，都已經(jīng)遭遇電力供應(yīng)不足的問題，部分新建的數(shù)據(jù)中心審批遭到延遲，部分數(shù)據(jù)中心只能低負荷運行、大量GPU閑置。

亞馬遜在最近也向監(jiān)管機構(gòu)投訴俄勒岡公用事業(yè)公司未能為四個新數(shù)據(jù)中心提供足夠電力，稱其違反協(xié)議，可能延誤項目并推高成本。

英國方面，除了前面英國國家電網(wǎng)和電力監(jiān)管部門所提到的需求暴增，倉儲物流公司Segro CEO David Sleath表示，公司運營35個數(shù)據(jù)中心，擴建因電網(wǎng)連接問題陷入困境，無法部署數(shù)億英鎊的投資；微軟投資32億美元的英國數(shù)據(jù)中心計劃面臨風(fēng)險，威爾士和英格蘭北部站點可能至2035年無法連接。

據(jù)Goldman Sachs的數(shù)據(jù)，歐洲約170GW數(shù)據(jù)中心項目因電力不足延期，相當(dāng)于當(dāng)前用電總量1/3；預(yù)測到2030年電力需求增長165%，歐洲數(shù)據(jù)中心電力將相當(dāng)于葡萄牙+希臘+荷蘭總和；IEA和S&P報告則顯示數(shù)據(jù)中心電力需求近翻倍，電網(wǎng)老化將導(dǎo)致審批延數(shù)年。

全球范圍來看，S&P Global報告顯示，2025年數(shù)據(jù)中心總電力需求為860 TWh，到2030年將增至1587 TWh，AI是增長的主要驅(qū)動力。根據(jù)國際能源署（IEA）預(yù)測，到2030年，全球數(shù)據(jù)中心電力需求將超過945 TWh，相當(dāng)于整個日本當(dāng)前總用電量。

“AI的盡頭是電力”這句話已經(jīng)成為對當(dāng)前現(xiàn)實的最好描述。

業(yè)界主流的解決方案，哪些領(lǐng)域有新機會？

為了解決數(shù)據(jù)中心能源短缺的問題，實際上業(yè)界也一直在探索解決方案。目前主流的方向有三種，一是通過降低數(shù)據(jù)中心本身的能耗，或是提高數(shù)據(jù)中心的能效；二是采用可再生能源、與儲能等技術(shù)結(jié)合；三是從電網(wǎng)側(cè)著手更新，或是自建發(fā)電項目，甚至是利用核能。

在電子發(fā)燒友舉辦的2025電機控制先進技術(shù)大會上，小編也分享了高能效BLDC電機在數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)中起到降低能耗的作用。當(dāng)前數(shù)據(jù)中心三分之一的能源支出是被用在冷卻系統(tǒng)中，當(dāng)精密空調(diào)壓縮機、服務(wù)器機架上的散熱風(fēng)扇所用到的電機能效提升，能夠顯著降低整個數(shù)據(jù)中心的能源消耗。

另一方面，數(shù)據(jù)中心選址選擇平均氣溫較低的地區(qū)，利用自然環(huán)境降低散熱壓力；或是從風(fēng)冷轉(zhuǎn)為液冷等，也能夠大幅降低數(shù)據(jù)中心的冷卻能耗。

從供電損耗的角度，英偉達今年強推800V HVDC架構(gòu)，就是希望通過降低數(shù)據(jù)中心內(nèi)的電流傳輸損耗來降低能耗。在英偉達的800V HVDC架構(gòu)中，通過使用工業(yè)級整流器，在數(shù)據(jù)中心周邊就將13.8 kV 交流電網(wǎng)輸入直接轉(zhuǎn)換為800 V HVDC，消除了大多數(shù)中間轉(zhuǎn)換步驟。這種簡化的方法可更大限度地減少在多個AC/DC和DC/DC轉(zhuǎn)換期間的能源損失。

這種方法還顯著減少了電源鏈中需要的帶風(fēng)扇的電源單元 (PSU) 的數(shù)量。更少的PSU和風(fēng)扇可提高系統(tǒng)可靠性、降低散熱并提高能效，從而使HVDC配電成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心更有效的解決方案，并顯著減少組件總數(shù)。

通過單步AC/DC轉(zhuǎn)換，該系統(tǒng)可受益于更直接、更高效的電源流，從而降低電氣復(fù)雜性和維護需求。要全面提供可能的過流保護可靠性和維護收益，仍需要創(chuàng)新。HVDC還可降低傳輸損失并提供更好的電壓穩(wěn)定性，確保向關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)供電，同時降低銅纜成本和總體材料成本。這種設(shè)計可以提高運營效率，同時簡化數(shù)據(jù)中心電源架構(gòu)。

那么像800V HVDC架構(gòu)的升級，也需要供應(yīng)鏈的協(xié)同才能實現(xiàn)。比如英偉達就已經(jīng)“欽定”了相關(guān)合作供應(yīng)商，包括：

芯片供應(yīng)商：ADI、萬國半導(dǎo)體（AOS）、EPC、英飛凌、英諾賽科、MPS、納微半導(dǎo)體（Navitas）、
安森美半導(dǎo)體（onsemi）、Power Integrations、瑞薩電子（Renesas）、立锜科技（Richtek）、羅姆半導(dǎo)體（ROHM）、意法半導(dǎo)體、德州儀器。

電力系統(tǒng)組件供應(yīng)商：貿(mào)聯(lián)（BizLink）、臺達電子、偉創(chuàng)力（Flex）、通用電氣弗諾瓦（GE Vernova）、Lead Wealth（領(lǐng)裕國際，比亞迪電子子公司）、光寶科技、麥格米特電氣。

數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)供應(yīng)商：ABB、伊頓（Eaton）、通用電氣弗諾瓦（GE Vernova）、Heron Power、日立能源（Hitachi Energy）、三菱電機、施耐德電氣、西門子、維諦技術(shù)（Vertiv）。

在可再生能源和儲能方面，則也有幾種路線。比如亞馬遜印度班加羅爾項目通過自建光伏電站實現(xiàn)綠電自給，結(jié)合基于質(zhì)子交換膜燃料電池的氫能儲能系統(tǒng)，在電網(wǎng)斷電時提供零碳備用電力，綜合熱電效率達 80%；美國佛蒙特州的 Green Mountain Power項目將特斯拉家庭電池網(wǎng)絡(luò)化，形成虛擬電廠（VPP），在 2023 年夏季為電網(wǎng)提供 32MW 電力支持。

固體氧化物燃料電池（SOFC）憑借 55%-65% 的發(fā)電效率和 90% 以上的熱電聯(lián)產(chǎn)效率，成為替代柴油發(fā)電機的理想選擇，且SOFC的運行不依賴電網(wǎng)，而是依賴天然氣管網(wǎng)，目前不少數(shù)據(jù)中心項目已經(jīng)嘗試使用SOFC作為備用電源。北美固體氧化物燃料電池（SOFC）整機供應(yīng)商Bloom Energy業(yè)績大超預(yù)期也驗證了該技術(shù)路線在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中的前景。

目前國內(nèi)SOFC系統(tǒng)集成公司主要有濰柴動力、佛燃能源、壹石通；原材料和電堆供應(yīng)商有三環(huán)集團、西子潔能、雄韜股份、科力遠。

在電網(wǎng)升級改造的方向上，固態(tài)變壓器（SST）與智能變電站是目前主流關(guān)注的技術(shù)升級。SST取代傳統(tǒng)鐵芯變壓器，使用如SiC/GaN功率半導(dǎo)體，實現(xiàn)雙向功率流、電壓穩(wěn)定和故障隔離。因此，未來SST的應(yīng)用，將會帶來第三代半導(dǎo)體巨大的市場空間，而SST的效率也將提升至99%，體積減小50%，還支持可再生能源波動接入。

同時在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，SST能夠解決AI GPU的極端功率波動（峰值可達150kW/機架）。在德克薩斯試點，SST幫助數(shù)據(jù)中心從低負荷（30%）升至滿載，減少閑置GPU 40%。結(jié)合AI預(yù)測，自動平衡負載，避免黑啟動。

小結(jié)：

數(shù)據(jù)中心缺電，是AI算力需求爆發(fā)與能源基建的錯配，亦是技術(shù)革新與產(chǎn)業(yè)重構(gòu)的重大機遇。無論是 800V HVDC 架構(gòu)、液冷技術(shù)帶來的能效革命，還是氫能儲能、SOFC 技術(shù)推動的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，亦或是固態(tài)變壓器、智能變電站引領(lǐng)的電網(wǎng)升級，本質(zhì)上都指向“開源節(jié)流+系統(tǒng)協(xié)同”的核心邏輯。這場變革不僅需要第三代半導(dǎo)體、儲能等細分領(lǐng)域的技術(shù)突破，更依賴芯片、電力設(shè)備、數(shù)據(jù)中心運營等全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)力，以及政策層面的跨區(qū)域調(diào)度、標(biāo)準(zhǔn)制定與市場激勵。