中國儲能網(wǎng)訊：在全球人工智能科技競爭進(jìn)入白熱化的當(dāng)下，智算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心在總體規(guī)模和單體規(guī)模上都在急速擴(kuò)張?？傮w規(guī)模上，美國幾大科技巨頭正在以前所未有的資金投入算力建設(shè)當(dāng)中，推動算力規(guī)模急速提升。在單體規(guī)模上，十萬卡集群不斷涌現(xiàn)，乃至準(zhǔn)百萬卡集群已開工建設(shè)。傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)進(jìn)化為大規(guī)模、高密度、強(qiáng)負(fù)荷、全時(shí)段運(yùn)行的“AI工廠”。
這對其背后的電力保障體系提出了顛覆性的挑戰(zhàn)。電力已不是算力的簡單成本項(xiàng)，而是成為決定算力能否“落地”、能否“穩(wěn)定運(yùn)行”和能否“快速迭代”的生命線。正如微軟CEO薩提亞·納德拉（Satya Nadella）近期公開表示：“我們目前面臨的最大問題不是算力過剩，而是電力短缺。如果你無法提供足夠的電力，那么即使擁有大量芯片，也只能讓它們閑置在倉庫里，這正是我今天面臨的問題”。
本文嘗試梳理分析美國在算力集群電力保障領(lǐng)域的趨勢和挑戰(zhàn)，從而對我國在此方面的規(guī)劃與布局提供借鑒和啟示。
趨勢一：算力規(guī)模急速擴(kuò)張下的電力需求爆發(fā)
美國算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入“指數(shù)級爆發(fā)”的歷史性拐點(diǎn)，科技巨頭正在進(jìn)行一場史無前例的“算力軍備競賽”。為了在通用人工智能（AGI）的競爭中占據(jù)主導(dǎo)地位，微軟、谷歌、亞馬遜、Meta、甲骨文（聯(lián)合OpenAI）等頭部科技公司的資本支出呈現(xiàn)出驚人的增長態(tài)勢。根據(jù)其最新財(cái)報(bào)分析匯總，2025年全年，上述科技公司的總資本支出將突破4000億美元，其中絕大部分將直接用于購置GPU芯片及建設(shè)配套的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。這一數(shù)字不僅相當(dāng)于丹麥、香港等中等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的全年GDP，更令人咋舌的是其增長速度：在ChatGPT問世前的2022年，這一數(shù)字僅為1500億美元左右。短短三年間，資本投入翻了近三倍。這種在單一技術(shù)領(lǐng)域如此短時(shí)間內(nèi)、如此高強(qiáng)度的飽和式投入，在現(xiàn)代商業(yè)史上前無古人。
算力規(guī)模的急速擴(kuò)張，使得相應(yīng)的電力需求呈現(xiàn)出前所未有的爆發(fā)態(tài)勢。業(yè)界現(xiàn)在普遍使用“吉瓦（GW）”作為大規(guī)模算力集群的電力容量計(jì)量單位，乃至直接指代算力集群的規(guī)模。1GW是一個(gè)巨大的能量概念，它約等同于一座標(biāo)準(zhǔn)大型商用核反應(yīng)堆的滿負(fù)荷發(fā)電功率，或者足以支撐近300萬戶中國家庭的日常生活電力消耗。業(yè)界多家投行與智庫的預(yù)測差別極大，但即使是相對保守的預(yù)測如美國能源研究所（EPRI），也預(yù)計(jì)美國數(shù)據(jù)中心的總裝機(jī)容量將從當(dāng)前的約17GW增長至2030年的約50GW。這使得數(shù)據(jù)中心占美國全社會總用電量的比例，將從2020年代初的約2.5%-4%，飆升至2030年的9%。這一數(shù)字具有極強(qiáng)的標(biāo)志性意義：它意味著“算力”將超越“化工”和“鋼鐵”等傳統(tǒng)重工業(yè)，成為美國耗電量最大的單一細(xì)分行業(yè)。
對比：芯片不對稱競爭下，中國的電力挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻
對比來看，中國面臨的挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。首先，受制于芯片先進(jìn)制程的“能效壁壘”與“供應(yīng)限制”，要支撐同等規(guī)模的智算能力，國產(chǎn)算力集群需要堆疊更多數(shù)量的芯片，導(dǎo)致能耗成本呈現(xiàn)顯著的“乘數(shù)效應(yīng)”。據(jù)阿里研究院測算，我國頂尖國產(chǎn)算力集群的單位算力能耗成本約為美國的3倍。
如果說我國電網(wǎng)強(qiáng)大的物理承載能力足以消納上述電力總量沖擊的話，那么更現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)則來自于結(jié)構(gòu)的不均衡和“算電碳網(wǎng)”等要素之間的協(xié)同錯(cuò)配。在東部算力需求激增的背景下，本地綠電供給不足，若大規(guī)模依賴煤電，將直接觸碰“雙碳”紅線；若依賴西電東送，現(xiàn)有特高壓通道的規(guī)劃初衷與運(yùn)力資源多已鎖定給傳統(tǒng)高能耗產(chǎn)業(yè)及民生保供，爆發(fā)式的算力需求只能利用通道余量進(jìn)行“溜縫”式接入，面臨通道資源緊張與擴(kuò)容滯后的現(xiàn)實(shí)困境；若在西部建設(shè)大規(guī)模算力集群，又面臨通信時(shí)延的物理制約。
上述的系列現(xiàn)實(shí)難題已經(jīng)對我國的電網(wǎng)調(diào)度模式與能源結(jié)構(gòu)提出極限挑戰(zhàn)。在“十五五”規(guī)劃即將開啟的當(dāng)下，產(chǎn)業(yè)政策與公共政策是否已為此做好預(yù)期和準(zhǔn)備？這已成為關(guān)乎國家科技競爭力的戰(zhàn)略命題。
趨勢二：老舊碎片化電網(wǎng)瓶頸下的供給突圍
在美國，算力集群的快速擴(kuò)容正迎頭撞上其日益老舊且極度碎片化的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施墻。與算力技術(shù)和算力規(guī)模的高速迭代相比，美國過去20年的社會年用電量幾乎停滯，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施幾乎不再擴(kuò)容發(fā)展。這種“算電錯(cuò)配”主要體現(xiàn)在三個(gè)維度：一是物理設(shè)施的老化，美國大部分輸電網(wǎng)絡(luò)建于上世紀(jì)六七十年代，面對AI數(shù)據(jù)中心動輒吉瓦（GW）級的突發(fā)性新增負(fù)荷，變壓器和輸電線路的容量捉襟見肘；二是電網(wǎng)市場的碎片化，全美由數(shù)千家公用事業(yè)公司和多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域傳輸組織（ISO/RTO）割據(jù)，導(dǎo)致跨區(qū)域輸電規(guī)劃極其復(fù)雜，并網(wǎng)申請的排隊(duì)周期已從過去的2年延長至驚人的5-7年。三是建設(shè)周期的脫節(jié)，算力領(lǐng)域與能源領(lǐng)域的基建步調(diào)完全不同頻?，F(xiàn)在的萬卡/十萬卡集群僅需幾個(gè)月即可完成物理部署，而與之配套的輸配電和變電設(shè)施建設(shè)往往需要5到10年的漫長周期。這三個(gè)維度的疊加，使得對于爭分奪秒的科技巨頭而言，等待電網(wǎng)擴(kuò)容的時(shí)間成本遠(yuǎn)高于資金成本。這直接倒逼出一種全新的能源供給路徑，即繞開公共電網(wǎng)，尋求“表后”（Behind-the-Meter）供電。
“表后”模式意味著數(shù)據(jù)中心不再單純依賴電網(wǎng)取電，而是直接在園區(qū)內(nèi)或臨近處建設(shè)發(fā)電設(shè)施，通過專線直連。這一趨勢在近期表現(xiàn)得尤為激進(jìn)：2025年上旬，為了追求極致的建設(shè)速度，埃隆·馬斯克（Elon Musk）旗下的xAI在美國田納西州孟菲斯建設(shè)算力集群時(shí)，并未等待漫長的電網(wǎng)接入，而是直接在現(xiàn)場部署了大規(guī)模天然氣渦輪發(fā)電機(jī)組，以確保其十萬卡集群在短短幾個(gè)月內(nèi)上線運(yùn)行。OpenAI聯(lián)合甲骨文（Oracle）在美國得克薩斯州阿比林（Abilene）推進(jìn)的“星際之門”（Stargate）一期項(xiàng)目，同樣規(guī)劃了大規(guī)模燃?xì)獍l(fā)電站作為兜底支撐。2024年3月，亞馬遜（AWS）斥資6.5億美元收購Talen Energy旗下的Cumulus數(shù)據(jù)中心園區(qū)，其核心資產(chǎn)并非機(jī)房，而是該園區(qū)擁有與附近Susquehanna核電站的“物理直連權(quán)”，這種“核電直連”模式規(guī)避了電網(wǎng)的輸配電費(fèi)用和容量限制。美國算力巨頭正在通過與發(fā)電側(cè)的直接連接，來繞過老舊大電網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)算力和能源的高效匹配。
對比：中國電力基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)籌優(yōu)勢明顯，仍需市場化機(jī)制的深度激活
美國企業(yè)面對電力基建短板，通過自建燃?xì)獍l(fā)電設(shè)施、核電長協(xié)議、核電直連等方式，依靠靈活的市場機(jī)制解決燃眉之急。對比之下，中國在電力基礎(chǔ)設(shè)施的物理層面擁有美國無法比擬的戰(zhàn)略優(yōu)勢。得益于多年適度超前的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，我國擁有全球最強(qiáng)壯、統(tǒng)一的特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)和高度互聯(lián)的各大區(qū)域電網(wǎng)。然而，在發(fā)揮體制統(tǒng)籌優(yōu)勢的同時(shí)，我們也不得不直面一個(gè)新命題：人工智能技術(shù)和算力建設(shè)以“月”為單位迅猛變化，而體量龐大的電力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃是以“年”甚至“十年”為單位進(jìn)行穩(wěn)步發(fā)展，二者之間如何適配？目前，我國電網(wǎng)體制在保障安全兜底的同時(shí)，也存在新能源消納與用戶側(cè)直接交易不夠靈活的問題。僅今年以來，國家發(fā)改委與能源局就密集出臺了包括推進(jìn)綠電直連、促進(jìn)新能源消納和調(diào)控的系列指導(dǎo)文件（650號文、1192號文、1360號文），其核心邏輯就在于松綁并推動綠電交易市場化，通過深化電力體制改革，在制度上“拓寬航道”，讓強(qiáng)壯的電網(wǎng)成為支撐算力低成本與綠色化的關(guān)鍵基座。
趨勢三：綠電波動性瓶頸下的 “氣+核” 補(bǔ)位與碳約束的結(jié)構(gòu)性讓步
算力集群的運(yùn)行特性決定了其對電力需求的極端苛刻性。與傳統(tǒng)工業(yè)或居民用電不同，智算集群通常表現(xiàn)為全時(shí)段、高負(fù)載、無休止的“直線型”負(fù)荷曲線。這種剛性負(fù)荷對供電的連續(xù)性要求極高，容不得毫秒級的閃斷。然而，風(fēng)能與太陽能等可再生能源，受制于晝夜交替與氣象變化，具有天然的間歇性與波動性。這種“剛性負(fù)荷”與“波動供給”之間存在深刻的結(jié)構(gòu)性矛盾。即使依靠現(xiàn)有的電池儲能技術(shù)，也僅能解決小時(shí)級的短時(shí)調(diào)節(jié)，根本無法應(yīng)對GW級集群的長時(shí)缺口。為了在保障算力“永不掉線”的同時(shí)盡可能逼近碳中和目標(biāo)，美國科技巨頭正在形成高度共識的務(wù)實(shí)路徑：短期依賴燃?xì)?、長期押注核電。
首先，天然氣正成為不可逾越的“過渡橋梁”。 在核電擴(kuò)容緩慢、風(fēng)光波動性與算力負(fù)荷剛性不匹配的現(xiàn)實(shí)下，天然氣因其快速響應(yīng)和穩(wěn)定供應(yīng)能力，成為當(dāng)前唯一能迅速填補(bǔ)算力電力缺口的現(xiàn)實(shí)選擇。盡管天然氣仍屬化石能源，但其相對清潔的屬性不容忽視：天然氣發(fā)電的二氧化碳排放因子約為每千瓦時(shí)350-450克，僅為傳統(tǒng)燃煤發(fā)電（約900-1000克/千瓦時(shí)）的40%-50%?；谶@種“兩害相權(quán)取其輕”的邏輯，眾多科技巨頭紛紛將燃?xì)獯_立為核心過渡方案。除了前文提到的xAI、OpenAI和甲骨文外，Meta甚至組建了專門的天然氣戰(zhàn)略團(tuán)隊(duì)，直接介入上游管道與氣源的談判，其重視程度可見一斑。這種需求的井噴迅速傳導(dǎo)至上游設(shè)備制造端，引發(fā)了燃?xì)廨啓C(jī)市場的“超級周期”。以全球燃?xì)廨啓C(jī)巨頭GE Vernova為例，自2024年3月從通用電氣分拆獨(dú)立上市以來，受益于AI電力需求的爆發(fā)，其股價(jià)已累計(jì)翻了6倍。更令人咋舌的是其產(chǎn)能的緊缺程度：公司公開表示，截至2028年的燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)能已被搶購一空，甚至2029年的產(chǎn)能也僅剩不到10%。同樣的火爆景象也出現(xiàn)在另外兩大巨頭身上：西門子能源的燃?xì)夥?wù)業(yè)務(wù)訂單積壓量創(chuàng)下歷史新高，三菱重工則在積極擴(kuò)產(chǎn)以應(yīng)對數(shù)據(jù)中心客戶的催單。科技公司不得不采取務(wù)實(shí)策略：先用燃?xì)獗Ｕ稀吧妗?，再通過購買碳匯或配套部署碳捕集、利用與封存技術(shù)（CCUS），來達(dá)成名義上的“綠色”。
更長遠(yuǎn)的變革在于，核電因其完美的“零碳+基荷”屬性，被視為與算力負(fù)荷最匹配的長期能源方案。 算力集群的“剛性負(fù)荷”，恰好與核電“滿功率平穩(wěn)運(yùn)行”的發(fā)電特性完美契合。且核電在物理屬性上屬于典型的“零碳基荷能源”，其發(fā)電過程不產(chǎn)生溫室氣體，全生命周期碳排放量甚至低于部分光伏技術(shù)。為了搶占這一稀缺資源，科技巨頭們紛紛“搶購”現(xiàn)有核電資產(chǎn)，甚至推動已退役核電站的“復(fù)活”。先是微軟與美國最大的核電運(yùn)營企業(yè)星座能源公司簽署20年長約，推動三哩島核電站的重啟并計(jì)劃在2028年為其區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)中心供電。谷歌也于2025年10月宣布與新紀(jì)元能源公司簽署25年購電協(xié)議，計(jì)劃在2029年重啟位于艾奧瓦州的杜安·阿諾德（Duane Arnold）能源中心。與此同時(shí)，科技巨頭也將目光投向了建設(shè)周期更短、部署更靈活的小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）。盡管SMR目前的度電成本高于成熟的大型核電站，但其工廠化預(yù)制、模塊化組裝的特性，能將建設(shè)周期顯著壓縮，更適配算力集群的擴(kuò)容節(jié)奏。亞馬遜、谷歌等均已直接投資了SMR開發(fā)企業(yè)。
美國在能源政策層面的風(fēng)向也在發(fā)生劇烈偏轉(zhuǎn)。2025年11月20日，美國能源部（DOE）宣布進(jìn)行重大架構(gòu)重組，將核能資源置于優(yōu)先地位，取代此前致力于可再生能源和能效的部門。其戰(zhàn)略意圖非常清晰，即在人工智能全球競爭的當(dāng)下，能源決定了算力的天花板，能源結(jié)構(gòu)的布局、相應(yīng)規(guī)劃的制定乃至政策創(chuàng)新改革，已不僅僅是被動的配套，而是被確立為支撐其人工智能發(fā)展和大國間科技博弈的“戰(zhàn)略基石”。
對比：“綠電+核電”并重，或成為我國算力集群電力供給的結(jié)構(gòu)性優(yōu)化路徑
對比美國，我國在可再生能源領(lǐng)域擁有全球領(lǐng)先的裝機(jī)規(guī)模與發(fā)展速度，風(fēng)光發(fā)電已構(gòu)筑起我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的堅(jiān)實(shí)底座。然而，面對智算時(shí)代“全時(shí)段、強(qiáng)負(fù)荷”的剛性需求，單純依賴波動性較強(qiáng)的風(fēng)光資源，客觀上存在匹配難度。
在此背景下，美國的“燃?xì)?核電”路徑提供了重要鏡鑒。雖然我國缺乏美國那樣廉價(jià)的天然氣資源，但我們有必要重新審視核電在“雙碳”戰(zhàn)略中的核心價(jià)值。在堅(jiān)持“雙碳”目標(biāo)的大框架下，通過給予核電與風(fēng)光同等的綠色低碳屬性認(rèn)定與政策引導(dǎo)，構(gòu)建“綠電+核電”的互補(bǔ)格局，將有助于我國在人工智能技術(shù)的全球競爭中，以最具韌性的能源結(jié)構(gòu)和長期成本優(yōu)勢，支撐算力產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
思 考 與 啟 示
（一）優(yōu)勢的轉(zhuǎn)化：深化“以電補(bǔ)算”，釋放大電網(wǎng)的制度紅利
中國擁有全球最強(qiáng)壯的統(tǒng)一大電網(wǎng)，這是區(qū)別于美國企業(yè)被迫選擇“表后自建”模式的獨(dú)特戰(zhàn)略資產(chǎn)。啟示在于，如何通過制度創(chuàng)新將物理上的“強(qiáng)網(wǎng)”轉(zhuǎn)化為價(jià)值上的“紅利”。基于“以電補(bǔ)算”的邏輯，推動算力與電力的深度協(xié)同布局，不僅是物理連接的通暢，更是價(jià)值機(jī)制的打通。在保障電網(wǎng)安全的前提下，進(jìn)一步深化電力市場化改革，積極探索跨省跨區(qū)域綠電直送、核電長協(xié)直連等模式，削減中間流通環(huán)節(jié)的體制成本。讓大電網(wǎng)不僅是物理輸送的通道，更是打破地域壁壘、實(shí)現(xiàn)風(fēng)光核多元優(yōu)質(zhì)電源與算力負(fù)荷高效匹配的“價(jià)值配置樞紐”，從而真正實(shí)現(xiàn)算力基礎(chǔ)設(shè)施與能源基礎(chǔ)設(shè)施的同頻共振，為我國在人工智能全球競爭中，構(gòu)建基于能源比較優(yōu)勢的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
（二）視角的重構(gòu)：電力從“普遍服務(wù)”上升為科技競爭的“關(guān)鍵戰(zhàn)略資源”
隨著算力集群成為國家間科技競爭的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，電力系統(tǒng)對算力的支撐，已超越了傳統(tǒng)民生領(lǐng)域的“普遍服務(wù)”范疇，上升為關(guān)乎國運(yùn)的“關(guān)鍵戰(zhàn)略資源”配置問題。這一視角的轉(zhuǎn)變，意味著在頂層規(guī)劃中，應(yīng)充分確立電力基礎(chǔ)設(shè)施作為“支撐人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略壓艙石”的核心地位。建議在算力樞紐節(jié)點(diǎn)區(qū)域，以結(jié)構(gòu)性優(yōu)化策略，通過跨省跨區(qū)域綠電直送、試點(diǎn)核電長協(xié)直連等手段，改善供給結(jié)構(gòu)與調(diào)度能力。同時(shí)，在我國從“能耗雙控”向“碳排放雙控”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵窗口期，對于支撐國家競爭力的智算基礎(chǔ)設(shè)施，需要建立差異化的碳排放考核機(jī)制，精準(zhǔn)引導(dǎo)其向低碳化、集約化方向演進(jìn)。
（三）結(jié)構(gòu)的平衡：在“雙碳”大目標(biāo)下，給予核電更大的戰(zhàn)略權(quán)重
面對雙碳目標(biāo)與算力剛性負(fù)荷的雙重約束，構(gòu)建多元互補(bǔ)的低碳能源體系顯得尤為關(guān)鍵。美國實(shí)踐做法的啟示是，在堅(jiān)定發(fā)展風(fēng)光等可再生能源的同時(shí)，需客觀審視“波動供給”與“剛性需求”之間的匹配挑戰(zhàn)。在能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化中，在風(fēng)光等綠電外，也需要給予核電等“清潔穩(wěn)定電力”以相應(yīng)的戰(zhàn)略定位與政策認(rèn)可。盡管核電發(fā)展常伴隨社會層面的審慎考量，但基于我國核電多年安全穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)踐記錄，其技術(shù)成熟度與可靠性已獲充分驗(yàn)證。在科學(xué)面對并有效回應(yīng)公眾關(guān)切的前提下，仍需保持戰(zhàn)略定力，通過探索多能互補(bǔ)模式，既發(fā)揮綠電的規(guī)模優(yōu)勢，又利用核電的基荷價(jià)值，構(gòu)建“綠電+核電”并重的供給體系。這不僅能大幅提升國家算力底座的能源韌性，更為我國人工智能產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供穩(wěn)定、可持續(xù)的能源保障。
