Detik 'titik perubahan' pusat data AI dan grid elektrik Amerika Syarikat: Bekalan elektrik sedang menjadi kekangan seterusnya bagi industri AI

Pengenalan: Halangan dalam Perlumbaan Kuasa Pengiraan Sedang Beralih daripada Cip kepada Tenaga Elektrik

Dalam dua tahun lalu, tumpuan perbincangan industri AI tertumpu pada bekalan GPU, keupayaan model dan skala perbelanjaan modal. Tetapi taklimat dasar yang dikeluarkan bersama oleh Pusat Sains dan Hal Ehwal Antarabangsa Belfer Harvard (Belfer Center for Science and International Affairs) dan Inisiatif Kuasa dan AI (Power and AI Initiative) dari Sekolah Kejuruteraan dan Sains Gunaan Harvard, bertajuk 《AI, Pusat Data dan Grid Elektrik Amerika Syarikat: Satu Detik Penentu》, telah membawa satu lagi kekangan ke hadapan: grid elektrik.

Penulis taklimat ini termasuk Rachel Mural, Dipesh Pherwani, Chaitanya Gupta, Yiqi Yu, Ai Takahashi, Dongjoo Kim, Subir Majumder, Henry Lee, Minlan Yu dan Le Xie, merupakan hasil peringkat Projek Integrasi Grid (Project on Grid Integration) dari Sekolah Kennedy Harvard dan Sekolah Kejuruteraan dan Sains Gunaan. Nilainya bukan terletak pada memberikan kesimpulan, tetapi pada mengemukakan satu isu yang ditutupi oleh angka perbelanjaan modal ke hadapan: apabila kadar pembinaan pusat data hiperskala melebihi kadar pengembangan grid elektrik, siapa yang akan menanggung kos dan risiko?

Konteks Industri: Mengapa Keluk Permintaan Tenaga Elektrik Tiba-tiba Curam

Data yang dipetik dalam taklimat menunjukkan bahawa penggunaan tenaga elektrik pusat data Amerika Syarikat selepas melalui tempoh genangan pada 2014–2016, telah meningkat semula sejak 2017. Dari 2018 hingga 2023, penggunaan tenaga elektrik pusat data meningkat daripada kira-kira 76 terawatt-jam (1.9% daripada jumlah penggunaan tenaga elektrik negara) kepada 176 terawatt-jam (4.4%). Makmal Negara Lawrence Berkeley meramalkan bahawa menjelang 2028, angka ini mungkin mencapai 325–580 terawatt-jam, bersamaan dengan 6.7%–12.0% daripada jumlah penggunaan tenaga elektrik negara.

Dorongan dari sisi permintaan datang daripada lonjakan perbelanjaan modal. Pada 2024, jumlah perbelanjaan modal bagi empat syarikat Amazon, Microsoft, Google dan Meta melebihi 200 bilion dolar AS, meningkat 62% tahun ke tahun, dan masing-masing mencatat rekod tertinggi dalam sejarah.

| Syarikat | Perbelanjaan Modal 2024 | Pertumbuhan Tahun ke Tahun | | --- | --- | --- | | Amazon | 85.8 bilion dolar AS | +78% | | Google | 52.5 bilion dolar AS | +63% | | Microsoft | 44.5 bilion dolar AS | +58% | | Meta | 39.2 bilion dolar AS | +40% |Menjelang 2025, jumlah perbelanjaan modal Amazon dijangka melebihi 100 bilion dolar AS, manakala Microsoft dan Google masing-masing dijangka melebihi 80 bilion dolar AS. Taklimat itu memberikan penjelasan logik industri bagi strategi “pelaburan mendahului permintaan” ini: dari perspektif syarikat, jika tidak dapat menyediakan infrastruktur apabila pelanggan memerlukannya, mereka akan berada dalam kedudukan yang tidak menguntungkan dalam persaingan.

Masalahnya ialah kadar pelaburan awal ini tidak sepadan dengan rentak pengembangan grid. Data Pentadbiran Telekomunikasi dan Maklumat Kebangsaan Amerika Syarikat（NTIA）menunjukkan bahawa pada 2024 terdapat lebih daripada 5000 pusat data di Amerika Syarikat. Di sesetengah kawasan, permintaan tenaga elektrik yang didorong oleh AI telah melebihi kapasiti yang tersedia, menyebabkan syarikat terpaksa mengambil tiga pendekatan: menangguhkan projek, menandatangani kontrak bekalan tenaga secara terus dengan penjana tenaga swasta, atau memasang beberapa set penjana salingan gas asli yang kurang cekap.

Market Impact：Transmisi Tiga Lapis Kos, Risiko dan Pengawalseliaan

Tekanan Sebenar terhadap Kebolehpercayaan Grid

Taklimat itu merekodkan satu kes khusus: pada Julai 2024, satu ayunan voltan di utara Virginia menyebabkan 60 pusat data terputus dari grid serentak, serta-merta membentuk lebihan kuasa 1500 megawatt, dan sistem tenaga terpaksa membuat pelarasan kecemasan untuk mengelakkan gangguan bekalan elektrik berantai. Ini bukan andaian teori, tetapi peristiwa sistem yang sudah benar-benar berlaku.

Aset Terkandas dan Perkongsian Kos

Struktur pembiayaan menentukan siapa yang menanggung risiko. Dana pembinaan pusat data terutamanya datang daripada kunci kira-kira syarikat induk, bon korporat dan insentif awam; pembiayaan projek digunakan sekali-sekala, manakala bon hijau muncul sebagai instrumen pelengkap. Tetapi peningkatan infrastruktur tenaga elektrik yang menyokong pusat data jauh lebih sukar dibiayai — utiliti awam menghadapi kekangan kewangan dan pengawalseliaan yang berganda, menjadikannya sukar menyelesaikan penempatan modal berskala besar.

Oleh itu, risiko melimpah keluar. Jika utiliti awam membina kemudahan penjanaan dan penghantaran elektrik berdasarkan ramalan permintaan pusat data, tetapi permintaan itu akhirnya tidak menjadi kenyataan, aset-aset ini mungkin digunakan secara tidak cekap dan menjadi aset terkandas. Lebih penting lagi, peningkatan bahagian pembiayaan berasaskan kontrak mengalihkan projek daripada mekanisme pemulihan “asas tarif”（rate-base）yang terjamin kepada pengaturan tarif elektrik khas dan perjanjian pembelian tenaga（PPA）. Pengaturan sebegini kurang telus dan mungkin memindahkan kos elektrik kepada pengguna lain.

Ketidakpastian dalam Ramalan Permintaan Itu Sendiri

Taklimat itu khususnya menunjukkan bahawa kajian tentang penggunaan tenaga pusat data mempunyai kelemahan sistematik. Mytton & Ashtine（2022）selepas menyemak 258 kajian anggaran penggunaan tenaga pusat data mendapati bahawa kajian-kajian ini secara umumnya mempunyai kelemahan metodologi, terutamanya dari segi ketersediaan dan ketelusan data. Data Institut Sumber Dunia menunjukkan bahawa unjuran pelbagai institusi bagi permintaan tenaga elektrik pusat data pada 2030 berkisar daripada kira-kira 200 terawatt-jam hingga melebihi 1000 terawatt-jam.

Julat yang luas ini menimbulkan kesukaran sebenar untuk perancangan jangka sederhana grid: utiliti awam tidak dapat memastikan magnitud sebenar permintaan tenaga masa depan industri ini, dan juga sukar menilai hubungannya dengan elektrifikasi seluruh ekonomi.

Isyarat Pengawalseliaan Sudah MunculPusat data telah lama menikmati diskaun tarif elektrik dan insentif cukai kerana kerajaan negeri dan tempatan bersaing untuk pelaburan berkaitan. Namun, fasa ini sedang berakhir. Taklimat menyebut bahawa kelulusan Rang Undang-Undang Senat Texas Bilangan 6 (Texas Senate Bill 6) menandakan bahawa pengawal selia dan penggubal dasar mungkin pada masa depan campur tangan dalam pasaran bagi menangani kebimbangan tempatan tentang kebolehpercayaan dan kemampuan bayar.

Taklimat memberikan amaran dua hala tentang hala tuju dasar: pengawalseliaan berlebihan boleh menghalang pembangunan AI; pengawalseliaan yang tidak mencukupi pula boleh membawa ketidakstabilan grid, kenaikan kos elektrik pengguna kediaman, pergantungan pada tenaga berpelepasan tinggi, tindak balas awam, serta kemunduran sasaran iklim negeri dan syarikat.

Landskap Persaingan: Dua Sampel Pasaran dan Pembezaan Penerima Manfaat

Virginia: Kelebihan Penggerak Awal dan Pemampatan Masa Perancangan

Virginia ialah kawasan teras industri pusat data global. Di Virginia Utara sahaja, terdapat lebih daripada 4,900 megawatt kapasiti beroperasi, manakala 1,000 megawatt lagi sedang dalam pembinaan. Terdapat anggaran bahawa kira-kira 70% daripada trafik internet global melalui wilayah ini setiap hari.

Kedudukan dominan ini mempunyai sebab berstruktur: wilayah ini ialah nod awal ARPANET kerajaan Amerika Syarikat dan sehingga kini masih menempatkan titik pertukaran internet utama; kos elektrik dalam negeri lebih rendah, bekalan elektrik sangat boleh dipercayai, terdapat dasar insentif ekonomi, dan iklim sederhana juga mengurangkan kos operasi; selain itu, sesetengah daerah di Virginia Utara pernah mempercepat kelulusan untuk kampus besar.

Tetapi pertumbuhan juga membawa kos. Dalam beberapa tahun akan datang, pusat data akan menambah beribu-beribu megawatt permintaan elektrik yang hampir malar, memampatkan jadual perancangan, dan mencetuskan pusingan baharu perdebatan tentang siapa yang patut menanggung kos peningkatan sistem.

Texas: Campur Tangan Pengawalseliaan Lebih Pantas Setapak

Taklimat menyenaraikan Virginia dan Texas sebagai “dua sisi syiling pengawalseliaan”. Kedua-dua tempat menghadapi cabaran serupa, tetapi terdapat perbezaan dari segi kepantasan tindak balas dan kandungan substantif—Texas melalui SB 6, berada di barisan hadapan campur tangan pengawalseliaan.

Siapa Untung, Siapa Tertekan

Dari perspektif landskap industri, petunjuk pembezaan sudah jelas:

• Penerima manfaat relatif: penyedia awan hiperskala yang mempunyai kunci kira-kira kukuh, boleh menandatangani perjanjian pembelian tenaga jangka panjang secara langsung atau memiliki bekalan kuasa sendiri; penjana bebas dan penyedia perkhidmatan tenaga yang boleh menawarkan tenaga pihak ketiga dan pengaturan PPA.
• Pihak yang jelas tertekan: utiliti yang dikekang oleh kewangan dan pengawalseliaan, yang perlu melabur lebih awal untuk permintaan tidak pasti dan menanggung risiko aset terkandas; pengguna kediaman dan pengguna elektrik lain, yang mungkin menanggung kos secara tidak langsung melalui tarif elektrik khas dan pengaturan kontrak; pusat data sederhana dan pengendali kolokasi yang kekurangan keupayaan pembelian langsung, yang berada pada kedudukan kurang baik dari segi akses elektrik.

Taklimat juga menyebut bahawa syarikat sedang menimbang kebolehlaksanaan meletakkan pusat data dan kemudahan penjanaan bersebelahan (co-location), tetapi menghadapi cabaran seperti peraturan pemilihan tapak, pemilikan aset dan bidang kuasa pengawalseliaan.

Implikasi Perusahaan: Lima Pemboleh Ubah yang Perlu Diberi Perhatian oleh Pembuat Keputusan PerusahaanPertama, ketersediaan elektrik telah menjadi pemboleh ubah utama dalam pemilihan lokasi dan penempatan. Perancangan kuasa pengiraan tidak lagi boleh mengandaikan grid boleh diperluas mengikut permintaan; kelewatan projek dan bekalan kuasa sendiri akan menjadi pilihan biasa.

Kedua, ketelusan kontrak tenaga sedang menjadi risiko reputasi dan kawal selia. Peralihan daripada asas kadar kepada tarif elektrik khas dan PPA, walaupun meningkatkan fleksibiliti transaksi, juga menjadikan isu pembahagian kos lebih mudah mencetuskan tindak balas politik tempatan.

Ketiga, penjanaan kuasa sendiri bukanlah sepenuhnya bebas. Zon kelabu dalam peraturan pemilihan lokasi, pemilikan aset dan bidang kuasa kawal selia menentukan kebolehlaksanaan sebenar serta kos pematuhan pembinaan kuasa sendiri.

Keempat, ketidakpastian ramalan permintaan ialah risiko dua hala. Jika syarikat berkembang mengikut ramalan optimistik, mereka mungkin menanggung risiko kadar penggunaan apabila permintaan menurun; jika utiliti mengembangkan kapasiti mengikut ramalan optimistik, mereka mungkin memindahkan kos kepada pengguna bukan pusat data.

Kelima, pendedahan maklumat akan menjadi tumpuan pergelutan. Taklimat itu berulang kali menekankan isu opacity (ketidaklutsinaran) dalam data operasi pusat data, perancangan tapak dan kecekapan tenaga, yang merupakan punca kesukaran ramalan serta alasan langsung untuk campur tangan kawal selia.

Tinjauan: Unjuran dalam tiga skala masa

12 bulan akan datang: Kesan dasar selepas Texas SB 6 akan menjadi sampel pemerhatian. Lebih banyak negeri mungkin mengadakan pendengaran atau perbincangan perundangan mengenai struktur tarif elektrik pusat data, syarat tambahan insentif cukai dan mekanisme pembahagian kos. Pada peringkat syarikat, projek rintis untuk bekalan kuasa sendiri dan penempatan berhampiran akan meningkat, dan pengumuman kelewatan projek mungkin lebih kerap muncul.

24 bulan akan datang: Julat ramalan permintaan elektrik pusat data dijangka menyempit—bukan kerana terobosan teknologi, tetapi kerana data beban sebenar projek yang telah beroperasi mula terkumpul. Susunan institusi sekitar "siapa yang membayar untuk peningkatan grid" akan beransur-ansur terbentuk, dengan kemungkinan munculnya kategori tarif elektrik yang lebih terperinci dan rangka kontrak bekalan kuasa khusus untuk pusat data. Risiko aset terkandas utiliti akan memasuki bidang penilaian agensi penarafan dan pelabur.

3 tahun akan datang: Jika julat ramalan 325—580 terawatt-jam pada 2028 menjadi kenyataan, pusat data akan buat pertama kalinya menghampiri peratusan dua digit daripada penggunaan elektrik seluruh Amerika Syarikat. Ini akan mengubah sifat hubungan antara industri AI dan dasar tenaga—infrastruktur AI bukan lagi sekadar isu teknologi, tetapi titik persilangan perancangan sistem elektrik, fiskal tempatan dan sasaran iklim. Sebaliknya, jika permintaan tidak tercapai, industri akan menghadapi satu pusingan penetapan semula harga berkaitan pelaburan berlebihan dan penurunan nilai aset.

Penutup: Satu Persoalan yang Belum Dijawab

Nilai taklimat ini terletak pada hakikat bahawa ia tidak mengelak daripada bahagian yang industri tidak mahu hadapi. Ia meninggalkan persoalan teras kepada kajian susulan: Siapa yang patut menanggung kos peningkatan grid? Siapa pula benefisiari peningkatan ini? Bagaimanakah kos patut dibahagikan antara pengguna? Apabila pusat data berkembang ke pasaran baharu, bagaimanakah komuniti setempat dilindungi daripada kesan kenaikan harga tenaga dan penggunaan sumber asli?Bagi jabatan strategi korporat dan institusi pelaburan, taklimat ini memberikan peringatan yang perlu: kitaran modal industri AI akhirnya perlu bergantung pada kapasiti tampung infrastruktur fizikal. Cip boleh dibeli secara berebut dengan harga yang lebih tinggi, tetapi grid tidak boleh.

---

Sumber maklumat: Belfer Center for Science and International Affairs & Power and AI Initiative, Harvard Paulson School of Engineering and Applied Sciences, 《AI, Data Centers, and the U.S. Electric Grid: A Watershed Moment》, taklimat dasar Project on Grid Integration.

Pautan artikel asal: https://www.belfercenter.org/research-analysis/ai-data-centers-us-electric-grid