美国数据中心能源使用的报告揭示了数据中心电力消耗的显著增加，这一增长主要源于AI硬件的快速采用和云服务的扩展。
据报告显示，数据中心的电力使用量从2014年的58太瓦时（TWh）增加至2023年的176 TWh，占美国总电力消耗的4.4%。
预计这种需求将呈指数增长，预测到2028年，数据中心的电力使用量将介于325 TWh至580 TWh之间，可能占美国总电力使用的6.7%至12%。
这份报告将这一激增归因于GPU加速服务器的使用增加，特别是在AI工作负载方面，以及云服务和数据密集型应用的广泛趋势。
为长期增长铺路
2018年到2023年期间，数据中心的年能源消耗以18%的年复合增长率（CAGR）加速增长，要应对日益增长的电力需求需要采取组合方法。
这种方法结合了多种能源来源，利用商业化的技术满足近期增长需求，同时为通过电网优化努力支持长期增长铺平道路。
这些解决方案涵盖了整个电力系统，从新一代发电技术和现场存储技术，到增强和扩展传输系统，并最大化需求资源的效率和灵活性。
数据中心目前消耗了美国的4%以上的电力，预计到2028年将上升至12%
报告预测，2023到2028年期间，数据中心能源需求增长率将在13%到27%之间，具体取决于冷却系统效率、GPU需求和运营实践等变量。
液态冷却技术的创新和从蒸发系统的转变被认为是关键的效率策略。
美国的能源部支持多项旨在提高数据中心冷却系统能效和水效的努力。
例如，ARPA-E的COOLERCHIPS项目正在通过推进液浸冷却等技术，推动从芯片级到设施级的冷却技术发展，这项技术能够将总电力消耗减少三分之一。
效率提升与新兴挑战
历史上，数据中心行业从2010年到2016年实现了接近平稳的能源消耗增长，得益于改善冷却、服务器利用率和减少空闲功率等效率策略。
然而，报告指出，AI和加密货币应用的兴起逆转了这一趋势。
自2017年以来，加速服务器导致了能源需求翻倍，这突显了对能源效率新方法的需求。
报告确定了几个关键的改进领域，包括基准测试、与公用事业公司的合作以及清洁能源技术的进展，如可扩展的核能和实时可再生能源解决方案。
这些措施旨在平衡日益增长的需求与环境可持续性。
美国的能源部还提倡在数据中心能源使用方面实现更大的透明度，以便为未来的规划和政策提供数据支持。
美国不会有一个单一的灵丹妙药来解决这个挑战。我们需要一种‘全方位’的能源解决方案，核能是满足这一增长需求所需的多种能源来源之一。
AI和数据中心负载的增长为先进核能来源提供了机会，尤其是在需要24/7供电的情况下。
核能产生零碳电力，提供与多种其他能源来源互补的可靠电力，具有低土地使用要求，并能增强电网灵活性。
2028年后的数据中心
预计数据中心的能源消耗增长将持续到2028年以后，主要受到AI技术的继续采用、电动汽车基础设施的发展以及行业电气化的推动。
数据中心在美国的能源需求中占据越来越重要的份额，报告指出，利益相关者必须解决当前的挑战并规划长期基础设施需求。
投资于新电力基础设施、创新的风险共享模式以及新兴技术将是确保数据中心保持高效和可持续的关键。
目前的增长为在经济范围内扩展电力基础设施提供了一个机会，这也将数据中心行业与更广泛的能源转型目标对接。
像我们的电网韧性创新合作伙伴关系、新的超级充能计划和我们的技术援助伙伴关系等项目，帮助能源部汇聚利益相关者社区，以便他们能够以协调和有组织的方式有效地进行规划。
