全球電力，進入史詩級大周期

文|巨潮 侯恬

中國以外的電力大賽道，擠滿了矽谷科技大佬。

山姆·奧特曼是其中的一個典型代表。他是openai聯合創始人，同時也是核裂變初創企業oklo的投資人和董事長。這家公司在去年5月11日上市，最近5個月的漲幅接近900%，是美股市場漲幅規模最大的上市公司之一。

oklo股價表現（自2024年7月至今）

除了奧特曼，押注核能的還有比爾·蓋茨、傑夫·貝索斯、彼得·蒂爾、拉里·埃里森以及木頭姐凱薩琳·伍德等等美國科技和投資界的頂流人物。

據稱，一次chatgpt問答所消耗的電量，幾乎是傳統谷歌搜索的10倍。全球如火如荼的人工智慧基礎設施建設浪潮，讓科技巨頭們紛紛加大電力投資。

黃仁勛的發言令外界更為驚詫。他指出，“英偉達幫助提升計算效能，降低能源消耗，而如果計算速度沒有加快,“我們可能需要14個行星、3個星系、4個太陽為這一切提供燃料。& rdquo;

而這一切的討論也只集中在電源層面，是能源的供給端。後續的電網、輸配電，以及發電機、變壓器等電力設備加起來，才能構成一套完整的電力系統。核能、風電、光伏等新能源還需要鈾燃料、核電設備以及儲能等等一系列的配套設施。

眼下歐美國家的電網基礎設施陳舊不堪，很多電網線路年久失修，美國本土的變壓器使用基本全部依賴進口。可以說，中國之外的全球所有國家，在電力投資上，以前欠下多少帳，以後都要超額補上，這需要的投資完全是天量。

在人工智慧建設的促動之下，一個歷史級別的電力大周期已經開啟了。

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01 緊箍咒

鉗制agi發展的可能不是技術，而是能源。不止一位科技大佬表達過這樣的擔憂。

山姆·奧特曼曾這樣判斷：未來人工智慧需要能源突破，因為人工智慧消耗的電力將遠遠超出人們的預期。馬斯克則明確地指出，缺芯之後是缺電，“明年（2025年）電力將無法滿足所有晶片的需求。& rdquo;

生成式人工智慧每一次問答，乃至背後的數據中心、算力支持以及晶片產業需要的電力都極為龐大。有數據顯示，目前chatgpt每天要響應大約2億個請求，消耗超過50萬度電力，相當於美國家庭用電量的1.7萬倍。

訓練環節，根據國盛證券的測算，gpt-3的單次訓練就要花掉140萬美金，一些更大的llm（大語言模型）的訓練成本在200萬美金至1200萬美金之間。很多人不知道的是，這其中有60%都是電費。

數據中心也是一個龐大的“吞電巨獸”，如亞馬遜大型數據中心每年要“吃掉”一個中型城市的用電量。美國能源部的報告顯示，該國數據中心用電量從2014年的58 twh上升至2023年的176 twh，占國家電力消耗的4.4%。預計到2028年，將激增到325-580 twh，占美國總用電量的6.7%-12%。

身處ai行業的核心供應鏈，晶片製造亦是耗電大戶。2023年，晶片代工霸主台積電一家就消耗了中國台灣9%的電力，單獨占其工業部門需求的16%。

標普預計，到2030年台積電的用電量將占台灣地區的15.6%，樂觀情況下，這一家企業就要用掉台灣總用電量的23.7%。一家企業占據一個地區超過20%的電量，放在在人類商業歷史上都是非常罕見的情況。

當下，通用ai僅處於行業發展的初期階段。可以預見的是，未來全球還將湧現出更多的類似deepseek和chatgpt的超級大模型。中美兩大國的算力中心建設仍在快速增長，隨著ai產品的大規模普及，遠期的電力需求將增長到什麼程度，將難以估量。

目前全球電力供應過於依賴傳統化石能源，成本較高且不符合低碳化轉型的時代訴求。而光伏、風電等可再生能源又不夠穩定，因此性價比最高的核電，已成為科技巨頭們的押注目標。

尤其是建設周期短、成本低、安全係數更高，且地址適應性更強的smr（小型模塊化核反應堆），被ai企業們視為最理想的發展方向。

在美國，投資smr能拿到政府補貼，比投資大型核電站更加划算。美國能源部的數據顯示，smr項目電力成本約為180美金/mwh，補貼後能降至100美金/mwh左右，低於風光發電。

從去年10月開始，矽谷巨頭們瘋狂囤積核電：‍

先是微軟聯合星座能源，計劃耗資16億美金重啟三里島核電站1號反應堆，目標是2028年開始為微軟數據中心輸送電力;

此後谷歌一口氣向核能初創公司kairos power購買7個反應堆的電力，總計500wmh（50萬度）;

亞馬遜緊跟著簽署了三項協議，投資5億美金，牽手dominion energy開發一個smr項目，為energy northwest 的四座先進smr的提供資金，以及在賓夕法尼亞州talen energy的核設施旁邊建設一座數據中心;

甲骨文掌門人拉里•埃里森宣稱要設計一個核電數據中心，將由三個小型核反應堆提供動力，產生超過1000兆瓦的電力。

然而，科技大廠們雖然動作頻頻，但這些規劃中的小型核電的產出和其總耗電量相比仍是九牛一毛，解除全球電力危機，仍需一場全球範圍內的超級電力投資。

02 堰塞湖

面對能源規模升級的時代浪潮，歐美國家、大型企業紛紛制定了雄心勃勃的新能源發展計劃，但落後的電網和電氣設備，正在成為這場變革的巨大掣肘。

2021年，英國政府承諾將在2035年實現100%清潔電力，但巨額資金投下去，各類風光儲項目大干快上、熱火朝天。但英國人最終發現，這些電力根本無法及時上網。

陳舊的電網系統，讓這些新型能源產能只能閒置在電廠里，一些風光電力需要等待長達10年至15年才能連接到電網。英國國家電網估計，到2030年，需要安裝的高壓輸電線路將是過去30年總和的5倍。

英國的遭遇，歐美國家也感同身受。據bnef統計，截至2022年底，英法意西等國等待併網的光伏和風電容量高達596gw，新能源項目從申請到接入電網的平均等待時間長達3-7年。

歐洲高壓電網大多建設於1950年-1980年，部分電網服役期超70年;美國電力系統和變壓器大多建於上世紀50— 70年代，70%運行超過25年，60%的斷路器運行超30年，而變壓器的設計使用期限一般為35-40年。

海外各國電網系統中，有不少早已到達或臨近退休年齡，已成為客觀事實。如果不及時更換和升級，新上馬的風光核電落入無用武之地的窘境是較大概率事件。

電網改造刻不容緩，為此，美國能源部(doe)啟動了grip計劃，預計在五年內投資105億美金推動電網轉型;歐盟祭出“歐洲電網行動”，計劃在2030年前新增5840億歐元的投資;英國國家電網宣布在未來五個財年投資600億英鎊，進行網絡基礎設施的改造，這一金額比上一個五年接近翻倍。

如今這些巨額投資已經實打實地反映在電氣公司的業績和股價上，曾經表現略顯平庸的電氣巨頭們漲起來絲毫不亞於ai明星股。

通用電氣(ge)雖巨人遲暮，商業帝國解體後，拆分出來的ge vernova卻表現搶眼。自去年4月獨立上市後，其股價一路上揚，至今漲幅已超165%。2024年，ge vernova賺取了15.52億美金的淨利潤，同比大增454.34%。

脫胎於西門子的西門子能源過去一年股價暴漲331%，電網更新讓其成為歐洲的“ai影子股”。目前其手中積壓的訂單達到創紀錄的1230億歐元，而且即便在美國的新工廠尚未完工，但未來兩年的產能已經被搶購一空。可見下游需求之強勁。

老牌電氣廠商也是老樹開新花。日立過去一年股價累計漲67.96%，施耐德電氣和abb也上漲了42.66%和40.69%。

而同一時期，ai晶片之王英偉達的股價表現和利潤增幅“僅有”171%和190.64%（2024q3）。

與工業化和城鎮化對電網的拉動一樣，ai讓電力投資進入了新紀元。ge vernova的ceo斯科特就明確說道：“現在正處於（電力）投資超級周期的起步階段。& rdquo;

03 離不開

埃隆·馬斯克曾在一次採訪中斷言，美國變壓器將出現短缺：

“電動汽車和ai並行發展，兩者都需要電力和變壓器，我認為這正在創造對電力設備和發電的巨大需求。& rdquo;

一套完整的電力系統，既包含充沛的電力供應，也需要通暢有序的電網以及配套的變壓器、電錶、儲能和智能控制中心等等單元。

事實的情況與馬斯克所表述的一致，變壓器已成為鉗制美國電力升級的核心部件。就像光刻機之於中國晶片產業，由於缺乏關鍵材料“取向矽鋼”，如今美國80%電力變壓器都依賴進口。

1930年，美國人戈斯(n.p.goss)最早在實驗室發現了取向矽鋼並加以應用。但時至今日，這一材料卻嚴重拖累了美國的電網改造，甚至有可能影響ai的歷史進程。

取向矽鋼也稱冷軋變壓器鋼，是一種應用於變壓器(鐵芯)不可或缺的矽鐵合金，占據了整個變壓器成本的四分之一‌。取向矽鋼主要集中在中日韓三國，美國本土生產能力有限。

近五年來，美國變壓器進口總金額一路上揚。2023年，共從國外購買了約58億美金，同增 48.7%。2024年前11月，變壓器進口金額達到73.2億美金，同比增長41.16%，創歷史新高。

基於運輸效率高、損耗低的優勢，特高壓成為全球電網改造的共同趨勢。而變壓器就像一個自如調節電壓的“魔術師”，電力從發電機輸出，通過大型變壓器“升壓”至極高電壓（161kv至 765kv），以實現長距離高效傳輸，隨後降低到15-34.5kv，後又通過較小的變壓器進一步降壓至240v，以滿足企業和住宅用戶的使用。

由於取向矽鋼和銅價上升，再加上海運受阻，幾大廠商擴張不及需求增長，供需平衡急速扭轉，變壓器價格在2020-2023年間快速上漲了60%-70%，且有繼續攀升跡象。目前，美國變壓器交貨周期拉長到50周到150周，極端情況下最長高達5年時間。

我國雖是變壓器主要生產國，但在貿易壁壘抬頭的當下，美國主要從墨西哥、韓國、巴西和加拿大等國進口，產品大多來自日立、gevernova、西門子能源、埃斯傑貝、曉星重工（韓國）及現代電氣。

需要注意的是，中國出口至美國的變壓器僅占8%左右，因此，所謂“中國卡住美國電力設備”的言論並不成立。電網設備江湖基本遵循市場競爭，和高端晶片受制於技術和貿易壟斷的情況並不相同。

當然，變壓器僅是歐美電力升級困局中的一個縮影，包括智能電錶、繼電器、電容器、感應器、逆變器、發電機等等，加上電網智能化和數位化升級，歐美國家要做的還有很多，所有目前面對的壓力，都是在為過去幾十年去工業化的決策買單。

03 寫在最後

“人工智慧既是具身的，也是物質的，由自然資源、燃料、人力、基礎設施、物流、歷史和分類構成，這些都需要付出代價。& rdquo;

社會學家凱特·克勞福德在《技術之外：社會聯結中的人工智慧》中如此寫道，在理論上將看似虛擬的人工智慧與傳統的物質世界進行了連接。

克勞福德認為更應該關注背後的權力更替，“ai是新世紀的石油資源”也逐漸被更多人認可。但與此同時，老舊的歐美能源體系，並沒有為這樣的歷史級轉變做好準備。在漫長的歷史中，這些壟斷型企業並沒有走在市場需求的前面。

在電力投資大周期中，中、美、歐屬於不同的敘事線。

過去很長時間以來，我國在電力領域的投資額度都在持續增加，甚至到了不被公眾所理解的程度。在特高壓、數字電網、柔直工程等領域頻里，“中國方案”都已經站在了市場需求的前面，也站在世界的前沿。相比之下，歐美國家上演的主要是新舊更換的替代故事，甚至是一種“維持故事”。

隨著人們生活用電、生產用電、網際網路和人工智慧用電不斷增加，基礎的化石能源電力體系，最終會遠遠落後於人類社會實際需求的增長。從更加漫長的歷史角度來看，如今ai大爆發對全球能源體系的重塑，可能也只是個開始而已。