AI發(fā)展速度之快，在人類歷史上可能沒有其他產(chǎn)業(yè)能與之相比。不過，AI背后快速增長的能耗同樣引發(fā)全球關(guān)注。平衡AI技術(shù)發(fā)展與環(huán)境資源的可持續(xù)性或是未來幾年的重要議題之一。
AI帶來能耗快速增長，已給科技巨頭的碳中和進(jìn)程帶來挑戰(zhàn)。谷歌2023年碳排放量比五年前飆升48%，正是因?yàn)锳I戰(zhàn)略帶來數(shù)據(jù)中心能耗增加。百度在2023年ESG報(bào)告中提到，公司將把大模型帶來的影響納入氣候變化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別清單。
百度、阿里巴巴、騰訊均宣布在2030年實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營層面碳中和目標(biāo)。阿里巴巴還表示，云計(jì)算業(yè)務(wù)要率先實(shí)現(xiàn)范圍3的碳中和。面對AI這只“電老虎”，大廠們有怎樣的“馴服”之策？AI的正負(fù)面環(huán)境效應(yīng)又該如何衡量？
AI令大廠減碳難
2024年以來，大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在陸續(xù)公布的碳減排目標(biāo)進(jìn)展中，不約而同談到AI的影響。
7月初，谷歌的環(huán)境報(bào)告顯示，2023年該公司溫室氣體排放量（范圍1+范圍2+范圍3）為1430萬噸二氧化碳當(dāng)量，同比增長13%，相比2019年大幅增長48%，排放量上升主要由于“數(shù)據(jù)中心能耗增加和供應(yīng)鏈排放增加”。今年5月，微軟公司高管對外表示，其減排目標(biāo)受到人工智能戰(zhàn)略影響。自2020年以來，微軟碳排放量增加了近三分之一。
國內(nèi)大廠同樣面臨挑戰(zhàn)。百度、阿里巴巴、騰訊都是我國AI大模型領(lǐng)域重要參與者，他們均提出2030年實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營碳中和目標(biāo)。
“AI發(fā)展是爆發(fā)式的。算力將繼續(xù)增長，對電力的需求也持續(xù)增加�！卑⒗镌迫驍�(shù)據(jù)中心總經(jīng)理王朝陽在7月下旬阿里巴巴ESG溝通會(huì)上說。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析機(jī)構(gòu)SemiAnalysis預(yù)測，到2030年人工智能將推動(dòng)數(shù)據(jù)中心消耗全球4.5%的能源。
“在清潔能源還不能作為主要能源實(shí)現(xiàn)供給時(shí)，大規(guī)模部署AI一定會(huì)增加企業(yè)短期內(nèi)的碳排放，這也是第一批嘗鮮AI技術(shù)的企業(yè)所需要付出的成本�！鼻迦A大學(xué)工學(xué)博士、教授級(jí)高工、新型電力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員周文聞?wù)f。
百度已關(guān)注到大模型訓(xùn)練帶來的環(huán)境負(fù)面效應(yīng)，其在2023年ESG報(bào)告中提到，公司將把大模型帶來的影響納入氣候變化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別清單。
電力使用效率（PUE）是衡量數(shù)據(jù)中心使用能源效率的指標(biāo)，其數(shù)值越接近1，意味著能源基本都用于核心IT設(shè)備，效率越高。
2023年百度數(shù)據(jù)中心PUE平均值1.19，而2022年這一數(shù)字是1.16、2020年則為1.14。百度坦言，PUE變化的主要因素是：全球氣候變暖，極熱天氣頻發(fā)，服務(wù)器冷卻用電需求增加；大模型訓(xùn)練使得用電量增加等。百度2023年排放總量（范圍1+范圍2+范圍3）為237.56萬噸二氧化碳當(dāng)量，同比增長11.96%，其中范圍2涉及外購電力、范圍3涉及租賃數(shù)據(jù)中心電力等，分別同比增長12.63%、11.76%。
阿里巴巴2024財(cái)年因外購電力和熱力產(chǎn)生的（范圍2）溫室氣體排放量為373.2萬噸，同比減少0.6%，這部分排放來自外購電力和熱力，主要用于云計(jì)算數(shù)據(jù)中心；價(jià)值鏈上下游間接（范圍3）溫室氣體排放量為786.57萬噸，同比增長2.44%，主要來自租賃數(shù)據(jù)中心的外購電力等。
阿里巴巴的減排目標(biāo)是，不晚于2030年實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營（范圍1、2）碳中和，不晚于2030年協(xié)同價(jià)值鏈實(shí)現(xiàn)碳強(qiáng)度比2020年降低50%。阿里巴巴表示，云計(jì)算業(yè)務(wù)在2030年實(shí)現(xiàn)范圍1和范圍2碳中和的基礎(chǔ)上，率先實(shí)現(xiàn)范圍3的碳中和。
騰訊的減排目標(biāo)則包括，在2030年實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)營及供應(yīng)鏈的碳中和。絕對排放量以2021年為基準(zhǔn)年，2030年范圍1和范圍2絕對排放量減少70%、范圍3絕對排放量減少30%。此外，騰訊還表示，2030年目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)100%綠色電力使用，自建數(shù)據(jù)中心的平均PUE不超過1.35。
從實(shí)際數(shù)據(jù)看，騰訊2023年范圍1排放量27.54萬噸，同比增長60%，騰訊表示，這一大幅增長是受滅火器充裝周期影響；范圍2排放量256.13萬噸，同比減少3.35%；范圍3排放量295.71萬噸，同比增長1.36%。
為追趕碳中和目標(biāo)，互聯(lián)網(wǎng)大廠都大規(guī)模采購綠電，抵消碳排放影響。今年6月中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)等發(fā)布“2023年中國綠色電力（綠證）消費(fèi)TOP100企業(yè)名錄”顯示，2023年全國綠色電力（綠證）消費(fèi)同比增長281.4%，其中阿里巴巴綠電消費(fèi)量排名第7，騰訊排名第21。
“綠色算力”存挑戰(zhàn)
AI到底有多耗電？有研究表示，Open AI訓(xùn)練大語言模型GPT-4，完成一次訓(xùn)練需要約三個(gè)月，過程中使用大約25000塊英偉達(dá)A100 GPU，一次訓(xùn)練所需電能可以將大約200萬立方米的冰水——大概是1000個(gè)奧運(yùn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)游泳池水量——加熱到沸騰。
“AI的盡頭是能源。2030年全球數(shù)據(jù)中心用電量規(guī)模將達(dá)到約2.2萬億度電，為2022年的3.6倍。”華泰證券(13.010, -0.27, -2.03%)分析稱。
大廠近兩年用電量增加明顯。百度2023年用電量102.05萬兆瓦時(shí)，同比增長13.13%。騰訊2023年用電量511.47萬兆瓦時(shí)，同比增長2.35%。阿里巴巴2024財(cái)年用電量831.46萬兆瓦時(shí)，同比增長16.49%。
如何讓算力更綠色，成為互聯(lián)網(wǎng)大廠未來減碳的關(guān)鍵。
7月下旬，國家發(fā)展改革委等部門印發(fā)《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠色低碳轉(zhuǎn)型，提出到2025年底，全國數(shù)據(jù)中心布局更加合理，整體上架率不低于60%，PUE降至1.5以下，可再生能源利用率年均增長10%，平均單位算力能效和碳效顯著提高。
要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)需面對現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
一方面，算力分布存在結(jié)構(gòu)性矛盾，以及算力與能源分布不匹配�！拔覈鴶�(shù)據(jù)中心整體呈現(xiàn)東多西少，東密西疏的分布，東部地區(qū)相對來說數(shù)字化轉(zhuǎn)型業(yè)務(wù)需求旺盛，以及近年生成式人工智能興起，進(jìn)一步增加了算力需求�！盜SO可持續(xù)金融科技工作組專家、中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)碳達(dá)峰碳中和專委會(huì)委員陳鈺什告訴記者，“在‘東數(shù)西算’推動(dòng)下，加上東部一線城市土地和能源成本上升、西部新能源供給便利等條件，中西部數(shù)據(jù)中心比例有所上升，但出于數(shù)據(jù)安全和實(shí)時(shí)計(jì)算的考慮，就近部署、本地化部署等仍是一些企業(yè)的剛需�！倍稍偕茉捶植紕t正好相反，這為數(shù)據(jù)中心提升可再生能源使用比例帶來了挑戰(zhàn)。
另一方面，地方上，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的綠色用電需求還得不到有效落實(shí)。從事數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的合盈數(shù)據(jù)零碳業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人何瑋說：“匹配‘源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范項(xiàng)目’的市場化交易機(jī)制有待完善，綠電應(yīng)用模式仍在探索，新能源應(yīng)用到大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的通道還沒打通；輸配綠電價(jià)格高，沒有形成競爭優(yōu)勢�！�
數(shù)據(jù)中心的電力消耗主要由四部分組成。何瑋介紹，以PUE為1.25的數(shù)據(jù)中心為例，其IT設(shè)備耗能約占67%，制冷系統(tǒng)約占27%，供配電系統(tǒng)約占5%，照明及其它約占1%
“具體耗能情況與數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和運(yùn)營狀態(tài)有關(guān)，有的制冷設(shè)備運(yùn)營得不好，制冷能耗可能達(dá)到40%至50%，超過IT設(shè)備能耗。”陳鈺什說。因此，能效比更高的制冷技術(shù)、數(shù)據(jù)中心部署地的氣候條件，以及將數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)優(yōu)化前置，都將影響數(shù)據(jù)中心耗能，進(jìn)而影響碳排放水平。
據(jù)合盈數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.48。其中，東北、華北充分利用自然風(fēng)冷等資源優(yōu)勢，平均PUE分別為1.40、1.39，遠(yuǎn)低于華南、華中的平均PUE（分別為1.53、1.54）。
為推動(dòng)“綠色算力”，百度加大可再生電力采購比例，自建可再生能源電站等。騰訊采用了類似舉措。截至2023年末，騰訊數(shù)據(jù)中心可再生能源設(shè)施總裝機(jī)容量達(dá)52.2兆瓦，相比2022年增長166.3%。阿里巴巴持續(xù)開展綠電交易、自建分布式光伏，簽訂清潔電力長期購電協(xié)議等，將自建數(shù)據(jù)中心的清潔電力使用比例從2023財(cái)年的53.9%提升至2024財(cái)年的56%，其2024財(cái)年自建數(shù)據(jù)中心的PUE降至1.2，租賃數(shù)據(jù)中心PUE為1.269。此外，阿里巴巴投資和參與建設(shè)河北保定、張家口的“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”項(xiàng)目，幫助實(shí)現(xiàn)電力供給需求和消納的動(dòng)態(tài)平衡。
當(dāng)前，可再生電力往往受地域分布以及峰谷波動(dòng)等制約，這讓很多人將目光轉(zhuǎn)向核電。阿里云全球數(shù)據(jù)中心總經(jīng)理王朝陽表示：“核電將成為算力發(fā)展過程中不可回避的話題。通過技術(shù)、產(chǎn)品不斷迭代，可以降低小型核反應(yīng)堆發(fā)電成本�！�
有消息顯示，微軟和Helion Energy簽署協(xié)議，后者計(jì)劃2028年為微軟提供商業(yè)化可控核聚變電力。OpenAI創(chuàng)始人Sam Ultramanu則投資了核電公司Oklo，有望2027年啟動(dòng)首座核反應(yīng)堆。
“核電未來是所有清潔能源中最便宜的一種，如果AI要規(guī)�；l(fā)展，核電可以使AI行業(yè)做到成本和綠色兼得�！敝芪穆�?wù)f。
尋求正負(fù)效應(yīng)平衡
雖然AI耗電，但其對于減碳的作用不應(yīng)被忽視。前述BAT公司均尋求運(yùn)用AI技術(shù)幫助自身運(yùn)營過程節(jié)能降碳。
王朝陽介紹，阿里巴巴去年引入AI算法來管理數(shù)據(jù)中心能耗，幫助持續(xù)在線調(diào)優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。此外，在全國所有自建數(shù)據(jù)中心保留了余熱回收接口，“方便給居民、工業(yè)廠房供熱，即使冬天去張北，也可以吃到我們恒溫大棚種植的蔬菜。”阿里巴巴還認(rèn)為，企業(yè)使用公共云服務(wù)本就有助于減碳。阿里巴巴ESG報(bào)告表示，與用戶使用本地化機(jī)房相比，低碳云服務(wù)共賦能用戶減排988.4萬噸。
騰訊也應(yīng)用AI技術(shù)智能調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，2023年騰訊新應(yīng)用該技術(shù)的模組減少用電量約5000兆瓦時(shí)，避免碳排放2851.5噸。
“AI確實(shí)消耗了很多能源。但隨著AI進(jìn)入每個(gè)行業(yè)，將來一定有一個(gè)拐點(diǎn)，AI所節(jié)省的能源或者減少的碳排放量一定大于它自身帶來的碳排放量，這個(gè)拐點(diǎn)會(huì)在不久的將來出現(xiàn)�！蓖醭栒f。
周文聞?wù)J為，AI規(guī)�；褂脦砩a(chǎn)效率提升，也會(huì)為環(huán)境帶來正面效益。波士頓咨詢報(bào)告預(yù)計(jì)，到2030年AI將幫助減少5%-10%的溫室氣體排放，此外AI在多方面會(huì)對氣候變化帶來積極作用，比如幫助各行業(yè)進(jìn)行碳排放數(shù)據(jù)的測算與追蹤，幫助調(diào)節(jié)智能電網(wǎng)、提升清潔能源的消納比例，優(yōu)化商品運(yùn)輸路線等。
“從價(jià)值鏈角度看，全社會(huì)都應(yīng)該積極擁抱AI，企業(yè)應(yīng)多關(guān)注、多選擇綠色程度更高的供應(yīng)商。當(dāng)前AI帶來能耗和碳排放增加只是階段性的�！敝芪穆�?wù)f。
陳鈺什認(rèn)為，AI發(fā)展過程中，大廠不僅要考慮“綠色算力”問題，還應(yīng)考慮水資源利用效率（WUE）、數(shù)據(jù)中心生態(tài)設(shè)計(jì)、電子廢棄物回收等可持續(xù)議題，“除了要對數(shù)據(jù)中心做性能評(píng)估，也應(yīng)該做好可持續(xù)性評(píng)估�！�
