中國算力崛起.四|美國算力吃掉電網 香港如何應對電力危機?

撰文:張清語
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以人工智能(AI)驅動的智算產業狂飆突進,全球首富、電動車Tesla及火箭公司SpaceX行政總裁馬斯克(Elon Musk)多次指出,AI的盡頭是算力,算力的盡頭是能源。算力競賽比拼了技術,也帶來了能源和環境的危機。行政長官李家超剛剛發表的《2026年施政報告》提到,將以「高效算力、穩健電力、低碳轉型」為核心方向,支持智算產業健康發展。很多人都問,現有的能源效益,是否足以應對算力的挑戰?

「中國算力崛起」系列深度報道之四

美國爭電搶水
國家綠電築基

電力直接轉化為計算能力的過程耗電量巨大。一個由數萬張頂級晶片組成的AI運算集群,光是晶片運轉本身,每小時就需要消耗數萬度電,相當於數萬個普通家庭一整天的用電總和。其次是冷卻散熱系統能耗,晶片若不即時散熱,硬體甚至會因過熱燒毀。為了降溫,智算中心必須無休止地運行冷卻設施。

在一些國家,算力中心的興建,已經導致民生對能源的需求與技術發展出現劇烈衝突。美國智算中心高度集中,其中位於弗吉尼亞州北部的勞登縣被譽為「全球數據中心小巷」,光這一個地區就承載了全球約三成的數據中心流量。有報告指出,當地的電力公司為了給龐大的數據中心鋪設新的電網與變電所,在2024至2025年間,將高達43億美元的電網連接成本,變相轉嫁到了普通居民的電費帳單上。《彭博社》的一項調查也顯示,在2020至2025年,資料中心附近地區的批發電力成本上漲了高達267%。同時,傳統水冷數據中心每天消耗數百萬加侖的淡水,在德州等乾旱地區直接與農業及居民爭奪寶貴的水資源。

反觀中國,能源體系供給充沛,不但不會以犧牲民生為代價,而且具備綠色屬性。在「西電東送」、「東數西算」戰略之下,西南地區每年數千億度的清潔水電,以及西北地區規模巨大的風電與光伏綠電,得以遠距離輸送到經濟發達的東部沿海地區。其中,單是內蒙古和新疆等地的綠電裝機容量便已突破億千瓦級別,為東部沿海地區提供了穩定的綠色電力基座。國家能源局統計,截至5月底,中國發電裝機達到40.1億千瓦,居於全球首位。

算力競爭的本質,已經變成了能源競爭。圖為位於內蒙古烏蘭察布市的風力與光伏發電場內的風電機組。(GettyImages)

算力規模狂翻
電力面臨挑戰

國家幅員廣闊、天然資源豐富,為智算產業的崛起提供了強大的基礎。相較之下,香港就沒有這般優勢了。根據中電資料,今年上半年售電170.38億度,當中數據中心佔7.1%,推算達12.09億度,以中電碳排放強度 (每度電產生0.34公斤碳排放) 計,已產生逾41萬噸排放。三人家庭每月用電量約275度,以此推算,數據中心行業半年的用電量已相當於近37萬戶家庭全年用電量。那麼,香港會不會像美國一樣,面臨算力中心吃掉電網的窘況?

在電力供應方面,中電控股首席執行官蔣東強曾向傳媒表示,中電在北部都會區已有三個變電站,供電能力相當於四至五個科學園規模,足以應付未來數年需求。至於電費,環保團體「綠惜地球」環境事務經理陳永傑接受《香港01》訪問時也指出,未來三至五年電力供需相對穩定,相信香港電費不會突然飆升。再者,香港電力市場受到《管制計劃協議》的監管,電費主要受到燃料附加費和電力公司的財務回報(現為固定資產平均淨值的8%)和營運成本等因素的影響,所以不會突然大起大落。不過,陳永傑也提醒:「各界對後續的用電預測缺乏精確數據,應將評估本港用電需求的時間軸拉得更長遠一些。」

9月16日,特首李家超公布的香港《「一五」規劃》表明,全力提升算力基礎設施;《2026年施政報告》也承諾,將以「高效算力、穩健電力、低碳轉型」為核心方向,優化香港數據中心運作及城市級算力布局,支持智算產業健康發展。其中,沙嶺數據園已經動工,預計至2032年的算力規模可以達到目前的36倍,即由每秒5,000PFLOPS增加至18萬PFLOPS。不過,創新科技及工業局局長孫東也坦言,本港算力中心發展面臨土地、水、電、環境等因素的挑戰,在「能源使用效益」(PUE)方面更是嚴峻。

綠惜地球環境事務經理陳永傑認為,香港建設算力中心真正的環境考驗是碳排放。(湯致遠攝)

對接國家標準
嚴控能效極限

陳永傑解釋,全球數據中心產業普遍採用PUE作為測量智算中心用電效率的指標。PUE的數值越接近1.0,代表用於冷卻和配電的浪費電力越少。香港立下2050年實現「碳中和」的承諾,然而高耗能的智算中心建設,無疑將為實現減碳目標帶來沉重考驗。如何在算力建設與綠色轉型之間尋求平衡?陳永傑認為,可透過四大途徑推進算力設施的節能減排。

首先,跟隨國家標準,設定PUE數值上限。目前香港數據中心平均的PUE大約落在1.6左右,可以應針對既有的數據中心,設定合理的改造過渡期,引導營運方逐步提升整體能效水平。內地已於去年部署修訂國家標準《數據中心能效限定值及能源效率等級》,並頒佈全國數據中心的能效目標,規定新建數據中心的PUE不得高於1.25。

其次,要求數據中心採用若干比例的可再生能源。內地正是如此,規定可再生能源的用量必須與PUE掛鉤,各地更會公開數據中心在節能上的良好表現,以資表揚。以香港數據中心行業在2023年的用電量(即19.8億度)推算,如果能把PUE值降至1.3,用電量即可降低3.7億度,減少逾14萬噸碳排放。陳永傑相信,「若能進一步對接國家標準,相信整體規範與執行效果會更加完善。」

再次,進一步完善和更新現有的法律法規。陳永傑指出,環境局在2015年牽頭制訂的《節能藍圖2015-2025+》已於去年屆滿,未見更新,而且內容亦未有探討數據中心的能源使用和溫室氣體排放管理。另外,環境及生態局和機電工程署於去年修訂的《建築物能源效益條例》,規定自今年9月20日起,所有數據中心必須每五年進行一次能源審核;陳永傑則認為,為了更好地促進能源的更新,可以適當縮減審核的時間。

國家規定,全國各地新建數據中心的電能利用效率(PUE)不得高於1.25。圖為蘋果中國(貴安)數據中心。(新華社)

預防電子垃圾
健全循環處置

最後,設計分級制度也有利於香港算力中心的低碳。目前內地已開始嘗試對建築物或相關設施進行等級劃分。這既能建立明確且透明的比較基準,讓公眾與市場能直觀地了解該設施的節能表現與能效水平,也有利於推動數據透明化——值得香港參考借鑑。

除此之外,聯合國近期有報告預警,AI基礎設施的短生命周期正給環境造成嚴峻考驗,預估到2030年,每年將產生250萬公噸電子垃圾,相當於丟棄近250座艾菲爾鐵塔。陳永傑認為,香港在積極興建智算設施之際,必須前瞻性地預先規劃五至十年後的設備回收與處置方案。國家已意識到智算硬體規範化回收的緊迫性。生態環境部修訂的《廢棄電器電子產品處理污染控制技術規範》已於3月在全國實行,官方更專門組建國家級平台「中國資源循環集團」,直接主導廢舊金屬與智算中心IT設備的規範化拆解與資源再利用。

反觀香港,香港主要透過通用的《廢物處置條例》,將智算中心淘汰的伺服器、舊電腦與網絡器材等納入法定管制。儘管數字政策辦公室推出了《綠色數據中心實務指引》,要求營運商淘汰舊代晶片與伺服器時遵循「綠色棄置」標準,優先轉贈或交由持牌處理廠進行資源化回收,但它只是一份沒有法定約束力的參考文件,所能起到的實際效用存疑。面對即將到來的設備淘汰潮,香港仍需進一步完善長遠處置規劃,並在硬體報廢與回收鏈條中嚴防數據安全漏洞,才能確保算力產業無後顧之憂。

9月18日,孫東在記者會上透露,鑑於國家要求新建數據中心的PUE指標不得高於1.25,當局目前正在諮詢業界,希望年底提交報告,對未來數據中心的PUE作出明確規範。當局態度積極、方向正確。然而,雖說「算力盡頭是能源」,但「能源」絕不只是創科局的事;同樣,面對未來龐大的電力供應挑戰,那又是否只是本地兩家電力公司的事?