AI的惊人耗电量
- 当我们说大模型AI的使用成本很贵的时候
- 一方面其训练和推理的硬件GPU本身很贵，另一方面其消耗的电力也很夸张
- 这里我们只说AI的耗电量
AI训练阶段耗电量
- OpenAI的GPT-3模型一次训练的耗电量高达1287兆瓦时
- 谷歌于2022年发布的大语言模型PaLM一次训练需要消耗3436兆瓦时的电量
- 模型越大，训练所需要消耗的电量越多。现在gpt-4o,文心一言4,通义千问这些新的大模型训练用电量会更夸张
AI推理阶段的耗电量
- GPT每生成1000个英文单词大约消耗0.125千瓦时的电量
- OpenAI需要3,617台英伟达公司的HGX A100服务器（共有28,936个图形处理单元 (GPU)）来支持 ChatGPT，这意味着每天的能源需求为 564 兆瓦时
- 谷歌搜索中应用生成式AI技术，谷歌每年的耗电量将高达290亿千瓦时，也就是每天约7900万度电
AI耗电的原因及改进方向
AI耗电的原因：GPU运算
-
以H800 GPU PCIE 服务器整机为例：
- CPU耗电约 300W*2，
- 内存16根耗电约 250W
- 硬盘6块盘约200W
- 风扇耗电约150W
- H800GPU卡耗电约700W*8
-
合计：最大耗电量约为6800W（90%以上的耗电都是GPU引起的）
-
这些还不包括机房空调制冷的电力消耗
-
-
这样的一台服务器，对OpenAI这样的公司来说，一个机房里需要放几万台
AI耗电的改进方向
- 随着英伟达的GPU工艺不停的迭代发展
- 每次英伟达的新品发布会，都会发现新一代的显卡比上一代的能耗是几倍的减少
- 性能越来越高，单位算力的能耗成倍的减少，这是实大实的在减少能耗
- 可惜AI的算力要求越来越高，减少的能耗目前赶不上需求的增长
- 未来很长一段时间AI消耗的能源会越来越多。
国内电力能源现状
- 来自国家能源局发布的《2023年全国电力工业统计数据》
- 太阳能和风能装机量正在快速增长
| 类别 | 装机容量(万千瓦时) | 占比 | 同比增长 |
|---|---|---|---|
| 火电 | 139032 | 47.6% | 4.1% |
| 太阳能 | 60949 | 20.9% | 55.2% |
| 风电 | 44134 | 15.1% | 20.7% |
| 水电 | 42154 | 14.4% | 1.8% |
| 核电 | 5691 | 1.9% | 2.4% |
| 合计 | 291965 | 100.0% | - |
- 最近一次国内的限电
火电，水电是基本盘
- 火电水电依旧是基本盘。因为稳定性还是最高的
太阳能光伏
- 这是目前增长最快的一种电力能源
- 也是朋友们讨论认为当前解决能源问题最好的方案
前景
- 持续增长的市场需求：电力能源还不够。
- 技术进步与成本降低：技术在成熟。光伏成本在降低
- 政策支持：政府继支持：减免税收、补贴
- 产业链协同发展：国内整个产业链的协同发展。
优势
- 无限性和可持续性：太阳能资源取之不尽用之不竭
- 广泛性：只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统。
- 绿色环保：0排放，0污染空气，0噪声。
- 运维成本低：只要有太阳能电池组件就能发电
- 提高能源安全性：减少对化石燃料发电的依赖
要解决的问题
- 继续降成本
- 电力传输问题，从西部晒出来的电怎么高效的运到东部
- 储能问题，跟第2个解决一个都会极大的提高太阳能发电的利用率
风能
- 跟太阳能有点像
- 只是比起太阳，风的不稳定更高，并网难度更大
- 对环境的影响更大
储能
- 2023年，中国新型储能市场继续高速发展
- 项目数量较2022年增长46%，新增规模较去年增长65%。
- 锂离子电池在新型储能累计装机中占比高达94.9%
为什么需要储能
- 火力和水力发电对储能要求不高
- 但是光伏，风力发电由于发电时间的不可控性，对储能技术依赖严重
- 平抑波动：储能技术可以有效平抑风电和光伏发电的波动性。由于风能和太阳能发电具有间歇性和不稳定性，储能系统能够储存多余的电能，在需要时释放，从而保障电网的稳定运行。
- 支撑大规模并网：随着风电和光伏发电的快速发展，储能技术成为支撑这些能源大规模并网的关键手段。通过储能系统，可以解决新能源高比例接入电网带来的挑战，提升电力系统的灵活性、经济性和安全性。
我国的储能技术发展方向
- 国家能源局发布的56个新型储能试点示范项目涵盖了多种技术路线。
- 锂离子电池储能
- 压缩空气储能
- 液流电池（全钒、锌铁、铁基）
- 飞轮储能
- 重力储能
- 二氧化碳储能
- 液态空气储能
- 钠离子电池储能
- 铅炭电池储能
我国的储能现状
- 累计装机规模：截至2023年底，中国新型储能累计装机功率约为32.2GW，同比增长196.5%。
- 新增装机规模：2023年，中国新型储能新增装机规模为21.5GW，占全球市场的近50%。其中，新增投运规模达到45.6GW，创历史新高。
- 项目数量：2023年，中国新型储能项目数量（含规划、建设中和运行项目）超过2500个，较2022年增长46%。
特斯拉的储能
- 国内上涨的特斯拉工厂扩建后的产能在生产储能电池
- 集装箱样式的超大型商用储能电池Megapack
- 特斯拉Powerwall3持续并网功率为11.5千瓦
总结
- AI的快速发展，会带来能源的进一步消耗
- 电力能源最终通过化石能源还是可再生能源解决：国内倾向于太阳能的方案解决更优
- 期待核能和储能技术的一次技术革新。
