資料中心猶如吃電怪獸,迫使亞馬遜、谷歌和微軟直接找上核電能源供電業者簽屬長期的供電合約,甚至入股投資SMR,以確保未來AI資料中心的供電無虞。
當Nvidia推出運算能力強大的AI系統機櫃,擘劃未來AI工廠之際,這些AI晶片系統內運作的CPU/GPU一起進行高倍速運算時,猶如一頭吃電怪獸。這次Nvidia宣布推出的Vera Rubin架構,運作效率會比Rubin系統高出數十倍,卻也代表它們的用電量也會跟著高出數十倍。假如沒有足夠電力,整座資料中心就跑不起來。
資料中心的用電量到底有多大?最近OpenAI與超微簽下的合作協議,未來超微將提供給OpenAI能運作六GW的GPU。這六GW是衡量GPU的運作效率,同時也代表實際的用電量。每一GW是指一座中大型核電廠一年的發電總量,上述六GW代表該資料中心的用電總量就是六座核電廠一年的發電總量。一座核電廠大約能提供約八十萬戶家庭一年的用電量。由此可見,未來一座先進AI資料中心的用電量實在龐大,能否有足夠電力供應給資料中心的用電極有可能是未來AI體系能否成功的關鍵。
亞馬遜找核電廠直接供電
據美國能源資訊署(EIA)預測,美國資料中心的耗電量在二三年占全美電力消耗比重的二.五%,到了二○三○年這項比重將提高到近七%;隨著生成式AI的需量越來越大,未來資料中心的耗電比重將逐年攀升。AI運算密度高、伺服器散熱需求劇增,對用電的需求就越大。最近美股中與核能發電的相關股表現強勁,凸顯市場對未來用電需求的渴望。由奧特曼入殼的小型反應爐模組(SMR)的OKLO,目前還沒有任何營收,資本市值卻已膨脹超過二五三億美元。
資料中心用電量驚人,科技業青睞利用現有核電做為未來電力的供應來源,川普政府也支持美國核電的發展。這些因素造就資料中心業者直接找上核電廠以及SMR能源業者來共同開發未來的用電需求。亞馬遜旗下的AWS目前是全球市占率最高的雲端資料中心業者,AWS旗下資料中心總容量裝置已超過二○GW。為了解決用電需求,亞馬遜尋求與核電業者Talen的供電協議,也積極找上道明尼能源公司合作,在該公司康乃狄克州Millstone核電站旁設置資料中心,或者是直接與該核電廠直接拉一條專用的供電設備。
在與Talen的供電協議方面,亞馬遜先以六.五億美元收購賓州Cumulus資料中心。該園區內,Talen能源旗下Susquehanna核電廠與資料中心相連,提供九六○MW的用電量。另外,AWS與Talen還簽署擴大原電力採購協議(PPA),在完全契約下的供電規模將達一九二○MW。這項供電量目前已逐步開始,先穩定並逐步放大供電模式,到二○三二年將達到供電滿載的規模。與Talen的供電合約外,亞馬遜也有與X-Energy的能源投資SMR專案,支援在華盛頓州的Energy Northwest專案,預計到二○三九年設置完成,屆時能提供五GW的電力供應。
從AWS的能源策略來看,該公司策略以垂直整合模式發展,從長期電力合約延伸到上游發電資源的掌控。在Cumulus資料中心買斷電力資源,並試圖透過電表後直供(behind-the-meter)方式獨享電力。此舉雖然引發聯邦電力監管委員會的審查與部分駁回,卻也顯示這種模式仍存在監管灰色地帶。對AWS來說,資金不是問題,要能得到最大的供電來源才是重點。
谷歌投資SMR解決用電問題
谷歌在尋找穩定的核電來源也不遺餘力,並與先進核能公司Kairos Power簽署首份企業端的SMR電力購協議,合約將涵蓋最高五○○MW的供電量,並預留到二○三五年將要建造六∼七座的SMR小型反應爐,提供資料中心的用電,這個合約下,谷歌將採購Kairos首座氟鹽冷卻高溫反應爐(KP-FHR)電力。這個合約計畫被受關切,因為這是首家企業直接投資先進核能技術的開創性案例,計畫若能成功,未來會有更多企業跟進這類投資,對SMR產業將有極大的助益。
目前所有的SMR都還沒有進入商轉,以NuScale的進度最快,今年五月NuScale Power的七七MW模組設計獲得美國核管會(NRC)批准作為標準設計,代表該公司的技術成熟性與可商用性獲得官方的背書,替產品商轉邁進一大步。Kairos的反應爐採用低濃度鈾燃料與液態鹽冷卻系統,具備理論上安全度更高的小型模組化優勢。但這項技術還是需要拿到NRC的認證才行。當合約開始供電後,採用每周七天、二四小時供電模式,並強調每小時都以零碳電力支撐其運算附載量。
微軟在去年與美國最大核電營運商星座能源(Constellation Energy)簽訂二十年的PPA,並協助重啟賓州三哩島核電廠的一號核電機組。在微軟與星座能源的合作方案中,將對核電機組進行全面翻新,包括反應爐控制系統、冷卻機組與安全系統升級。若一切順利且通過監管機關的審查,該一號核電機組預計在二○二八年重新運轉,微軟是主要購電方,用來支援該公司在加州區域內資料中心的供電來源。這種供電模式主要是要縮短電力開發時程,而利用現有場址降低法規門檻限制。但其缺點是核電機組老舊,翻修成本高,也有重新運轉後的風險,這座核電廠翻修費用預計將超過十五億美元。
開拓重工搶發電商機股價創高
最近道瓊成分股的開拓重工股價大漲並創歷史新高,帶動開拓重工大漲的理由竟然是該公司旗下的E&T部門包含燃汽基礎、柴油/天然氣發動機、發電機、渦輪機以及相關維修服務,這表示該公司有硬體基礎可供給電力市場或備用電源市場。由於資料中心和AI基礎設備對穩定電力來源與備援容錯要求高、備用電源設備(柴油機、燃汽機、混合儲能與發電機等)確實是潛在的需求來源,使得開拓重工將受惠這場商機。
大摩分析師預估未來三年AI電力業務將能替開拓重工的EPS額外貢獻約十美元,使其原本預估EPS約七二美元的基礎上,額外成長十五%,市場就認同這樣的潛在成長空間,也讓開拓重工也搶到未來資料中心的供電商機,並帶動股價的強勢表現。