AI的“尽头”是电力？
思瀚产业研究院    2025-09-08

1、数据中心作为算力的载体，电力需求或将快速攀升

数据中心作为算力服务的运行载体，其电力成本在运营总成本中占比较大。数据中心的电力能耗主要来源于IT设备、制冷设备、供配电系统和照明等其他设备的能源消耗，数据中心的电力成本通常占运营总成本的50%-60%，对于一些用量需求较大的互联网类终端客户项目电力成本占比则会高达70%-80%。

AI技术的快速发展，引发产业内对于电力供给的担忧。根据中国信息通信研究院：

AI技术的快速发展，超大规模预训练模型的出现和快速迭代，智算基础设施的电力成本和设备成本均显著增加。根据中国信通院发布的《智算基础设施发展研究报告（2024年）》，使用英伟达GPU集群组成的微软超算数据中心中训练一次GPT-3模型消耗的电量约为19万度；以10万GPU集群为例，功率超过150MW，一年的耗电量近16亿度。

根据美国Uptime Institute预测，到2025年人工智能业务在全球数据中心总用电量中的占比将从2%猛增至10%。

据Llama3团队公开信息显示，训练过程中一大挑战就是电力，数万张GPU卡同时高负荷运行会给数据中心带来极强的压力，有时候其电力需求甚至高达数十兆瓦，超过了电网的极限。

2、IEA预测2024-2030年全球数据中心用电量或将翻倍，复合增速约15%

2024年全球数据中心用电量约415TWh，IEA预测到2030年用电需求将增长一倍以上。根据IEA 《Energy and AI》测算：

2024年全球数据中心用电量约占全球电力需求的1.5%，即415TWh；到2030年，数据中心的用电量将增长一倍以上，达到约945TWh，占2030年全球总用电量的比重略低于3%，2024-2030年复合增速约15%。

中国和美国是数据中心用电量增长最显著的地区，对比2024年，2030年美国用电量增长约240TWh(增长130%)，中国增长约175TWh (增长170%)，欧洲增长超过45TWh (增长70%)，日本增长约15TWh (增长 80%)。

3、中国信通院预测2030年中国数据中心用电量或达全社会用电量的2.3%-5.3%

中国数据中心用电量连续五年呈双位数增长，2024年达1660亿千瓦时。根据中国信通院《绿色算力发展研究报告（2025年）》，2024年中国数据中心用电量达到1660亿千瓦时，占全社会用电量比例达到1.68%，单位算力电力消耗约为5.9kWh/EFLOPs。

中国信通院预测2030年中国数据中心用电需求将达3000-7000亿千瓦时，占全社会用电量的2.3%-5.3%，对应2024-2030年复合增速10.4%-27.1%。中国信息通信研究院基于人工智能基数的发展轨迹进行测算：

高情境：人工智能高速增长，2030年中国算力中心用电或超7000亿千瓦时，占全社会用电量5.3%，24-30年复合增速27.1%；

中情境：人工智能匀速增长，2030年中国算力中心用电或超4000亿千瓦时，占全社会用电量3.0%，24-30年复合增速15.8%；

低情境：人工智能慢速增长，2030年中国算力中心用电或达3000亿千瓦时左右，占全社会用电量2.3%，24-30年复合增速10.4%。

/4、需求和能源矛盾倒逼算力绿色化变革：算力设备、算力载体、算能协同、算用协同

发展绿色算力的本质诉求，在于破解指数级增长的算力需求与有限环境承载力之间的根本矛盾。

绿色算力指围绕着算力生产、供给、运营、应用的全过程，通过统筹推进算力设备、算力载体、算能协同和算用协同等多个环节的绿色化体系建设，实现高质量算力绿色低碳发展。

算力设备绿色化——高效：算力设备是包括芯片、服务器、存储等产生算力的核心IT设备，提升高效性是其绿色化的关键本质。算力设备绿色化，主要指产生算力的核心IT设备运行的高效化，通过芯片制造封装工艺技术进步以及处理器架构创新提升单芯片性能（芯片层），运用先进存储、存算一体、无损网络融合等技术促进计算存储网络协同（系统层）等方式提升底层IT软硬件高效性从而降低能耗，是绿色算力在算力设备微观层面的核心体现。

核心指征：IT设备能耗、算效（CE）、存效（SE）等。

案例：头部科技企业依托先进工艺与架构优化创新，驱动芯片实现高效节能目标。英伟达投产Blackwell芯片，相比八年前的Pascal芯片，其 AI 算力提升了1000倍，能耗下降了 350 倍。

算力载体绿色化——节能：算力载体是承载算力设备的数据中心载体设施，持续节能降碳是其绿色化的主要目标。算力载体绿色化，主要指数据中心载体设施通过运用绿色建筑、供配电、制冷、智能运维等新技术持续降低数据中心载体设施的能耗及碳排放，推进数据中心载体设施资源及能源的循环利用，包括水资源回收利用、余热回收利用等，是当前行业推进绿色算力发展的主要手段。

核心指征：电能使用效率(PUE)、水资源利用率(WUE)等。

行业现状：①2024年底，中国数据中心平均电能利用效率（PUE）降至1.46，超140个数据中心绿色低碳等级达到4A级以上；②数据中心通过建设热量回收系统，将运行过程中产生的热能用于园区供热、城市供暖、设施农业等，实现能源梯级循环利用。

算能协同绿色化——清洁：算能协同聚焦算力侧与能源侧的协同布局，提升清洁能源使用率是其绿色化的核心所在。算能协同绿色化，主要指通过算力布局选址靠近能源侧，提升可再生能源利用率、推进绿电和绿证交易、采用储能和微电网等先进技术以及建设综合能源与算力协同调度系统等方式推动算力和能源协调发展，旨在实现算力基础设施更高效、可靠和可持续的能源利用，是支撑算力绿色化发展的关键所在。

核心指征：可再生能源使用率、数据中心绿电绿证采购应用量等。

行业现状：中国数据中心绿电绿证交易仍有较大需求，呈现“以购买绿电（绿证）为主、自发电为辅”的格局，从实际运营数据来看，数据中心超过80%的绿电消费通过市场化采购实现，自发自用的清洁能源占比普遍不足2%。

算用协同绿色化——普惠：算用协同聚焦算力侧与应用侧的协同赋能，推进算力行业赋能的低成本集约发展是其绿色化的根本要义。算用协同绿色化，主要指通过算力融入支撑应用侧提升效率，以及供需对接减少资源浪费，进一步提质增效和降低成本，促进应用侧节能减排，其本质是推进算力基础设施的可持续发展，也是绿色算力发展的重要延伸。

案例：①流程工业中，镇海炼化采用“5G+AI”视觉检测装置泄漏，VOCs排放量下降37%；②离散制造领域，海尔冰箱工厂通过数字孪生优化发泡工艺，单台产品能耗降低19%；③园区级管理中，苏州工业园部署的“5G+北斗”双碳平台，整合500家企业数据实现光伏储能智能调度，年碳减排12万吨。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告（立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会）、产业规划、园区规划、商业计划书（股权融资、招商合资、内部决策）、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。