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全球电力，进入史诗级大周期

文|巨潮 侯恬

中国以外的电力大赛道，挤满了硅谷科技大佬。

山姆·奥特曼是其中的一个典型代表。他是OpenAI联合创始人，同时也是核裂变初创企业OKLO的投资人和董事长。这家公司在去年5月11日上市，最近5个月的涨幅接近900%，是美股市场涨幅规模最大的上市公司之一。

Oklo股价表现（自2024年7月至今）

除了奥特曼，押注核能的还有比尔·盖茨、杰夫·贝索斯、彼得·蒂尔、拉里·埃里森以及木头姐凯瑟琳·伍德等等美国科技和投资界的顶流人物。

据称，一次ChatGPT问答所消耗的电量，几乎是传统谷歌搜索的10倍。全球如火如荼的人工智能基础设施建设浪潮，让科技巨头们纷纷加大电力投资。

黄仁勋的发言令外界更为惊诧。他指出，“英伟达帮助提升计算效能，降低能源消耗，而如果计算速度没有加快,“我们可能需要14个行星、3个星系、4个太阳为这一切提供燃料。”

而这一切的讨论也只集中在电源层面，是能源的供给端。后续的电网、输配电，以及发电机、变压器等电力设备加起来，才能构成一套完整的电力系统。核能、风电、光伏等新能源还需要铀燃料、核电设备以及储能等等一系列的配套设施。

眼下欧美国家的电网基础设施陈旧不堪，很多电网线路年久失修，美国本土的变压器使用基本全部依赖进口。可以说，中国之外的全球所有国家，在电力投资上，以前欠下多少账，以后都要超额补上，这需要的投资完全是天量。

在人工智能建设的促动之下，一个历史级别的电力大周期已经开启了。

本文是来自巨潮WEGO研究院的深度研究文章，欢迎您多平台关注《WEGO研究院》，了解多极化时代的全球商业新趋势。

01 紧箍咒

钳制AGI发展的可能不是技术，而是能源。不止一位科技大佬表达过这样的担忧。

山姆·奥特曼曾这样判断：未来人工智能需要能源突破，因为人工智能消耗的电力将远远超出人们的预期。马斯克则明确地指出，缺芯之后是缺电，“明年（2025年）电力将无法满足所有芯片的需求。”

生成式人工智能每一次问答，乃至背后的数据中心、算力支持以及芯片产业需要的电力都极为庞大。有数据显示，目前ChatGPT每天要响应大约2亿个请求，消耗超过50万度电力，相当于美国家庭用电量的1.7万倍。

训练环节，根据国盛证券的测算，GPT-3的单次训练就要花掉140万美元，一些更大的LLM（大语言模型）的训练成本在200万美元至1200万美元之间。很多人不知道的是，这其中有60%都是电费。

数据中心也是一个庞大的“吞电巨兽”，如亚马逊大型数据中心每年要“吃掉”一个中型城市的用电量。美国能源部的报告显示，该国数据中心用电量从2014年的58 TWh上升至2023年的176 TWh，占国家电力消耗的4.4%。预计到2028年，将激增到325-580 TWh，占美国总用电量的6.7%-12%。

身处AI行业的核心供应链，芯片制造亦是耗电大户。2023年，芯片代工霸主台积电一家就消耗了中国台湾9%的电力，单独占其工业部门需求的16%。

标普预计，到2030年台积电的用电量将占台湾地区的15.6%，乐观情况下，这一家企业就要用掉台湾总用电量的23.7%。一家企业占据一个地区超过20%的电量，放在在人类商业历史上都是非常罕见的情况。

当下，通用AI仅处于行业发展的初期阶段。可以预见的是，未来全球还将涌现出更多的类似DeepSeek和ChatGPT的超级大模型。中美两大国的算力中心建设仍在快速增长，随着AI产品的大规模普及，远期的电力需求将增长到什么程度，将难以估量。

目前全球电力供应过于依赖传统化石能源，成本较高且不符合低碳化转型的时代诉求。而光伏、风电等可再生能源又不够稳定，因此性价比最高的核电，已成为科技巨头们的押注目标。

尤其是建设周期短、成本低、安全系数更高，且地址适应性更强的SMR（小型模块化核反应堆），被AI企业们视为最理想的发展方向。

在美国，投资SMR能拿到政府补贴，比投资大型核电站更加划算。美国能源部的数据显示，SMR项目电力成本约为180美元/MWh，补贴后能降至100美元/MWh左右，低于风光发电。

从去年10月开始，硅谷巨头们疯狂囤积核电：‍

先是微软联合星座能源，计划耗资16亿美元重启三里岛核电站1号反应堆，目标是2028年开始为微软数据中心输送电力；

此后谷歌一口气向核能初创公司Kairos power购买7个反应堆的电力，总计500WMh（50万度）；

亚马逊紧跟着签署了三项协议，投资5亿美金，牵手Dominion Energy开发一个SMR项目，为Energy Northwest 的四座先进SMR的提供资金，以及在宾夕法尼亚州Talen Energy的核设施旁边建设一座数据中心；

甲骨文掌门人拉里•埃里森宣称要设计一个核电数据中心，将由三个小型核反应堆提供动力，产生超过1000兆瓦的电力。

然而，科技大厂们虽然动作频频，但这些规划中的小型核电的产出和其总耗电量相比仍是九牛一毛，解除全球电力危机，仍需一场全球范围内的超级电力投资。

02 堰塞湖

面对能源规模升级的时代浪潮，欧美国家、大型企业纷纷制定了雄心勃勃的新能源发展计划，但落后的电网和电气设备，正在成为这场变革的巨大掣肘。

2021年，英国政府承诺将在2035年实现100%清洁电力，但巨额资金投下去，各类风光储项目大干快上、热火朝天。但英国人最终发现，这些电力根本无法及时上网。

陈旧的电网系统，让这些新型能源产能只能闲置在电厂里，一些风光电力需要等待长达10年至15年才能连接到电网。英国国家电网估计，到2030年，需要安装的高压输电线路将是过去30年总和的5倍。

英国的遭遇，欧美国家也感同身受。据BNEF统计，截至2022年底，英法意西等国等待并网的光伏和风电容量高达596GW，新能源项目从申请到接入电网的平均等待时间长达3-7年。

欧洲高压电网大多建设于1950年-1980年，部分电网服役期超70年；美国电力系统和变压器大多建于上世纪50—70年代，70%运行超过25年，60%的断路器运行超30年，而变压器的设计使用期限一般为35-40年。

海外各国电网系统中，有不少早已到达或临近退休年龄，已成为客观事实。如果不及时更换和升级，新上马的风光核电落入无用武之地的窘境是较大概率事件。

电网改造刻不容缓，为此，美国能源部(DOE)启动了GRIP计划，预计在五年内投资105亿美元推动电网转型；欧盟祭出“欧洲电网行动”，计划在2030年前新增5840亿欧元的投资；英国国家电网宣布在未来五个财年投资600亿英镑，进行网络基础设施的改造，这一金额比上一个五年接近翻倍。

如今这些巨额投资已经实打实地反映在电气公司的业绩和股价上，曾经表现略显平庸的电气巨头们涨起来丝毫不亚于AI明星股。

通用电气(GE)虽巨人迟暮，商业帝国解体后，拆分出来的GE Vernova却表现抢眼。自去年4月独立上市后，其股价一路上扬，至今涨幅已超165%。2024年，GE Vernova赚取了15.52亿美元的净利润，同比大增454.34%。

脱胎于西门子的西门子能源过去一年股价暴涨331%，电网更新让其成为欧洲的“AI影子股”。目前其手中积压的订单达到创纪录的1230亿欧元，而且即便在美国的新工厂尚未完工，但未来两年的产能已经被抢购一空。可见下游需求之强劲。

老牌电气厂商也是老树开新花。日立过去一年股价累计涨67.96%，施耐德电气和ABB也上涨了42.66%和40.69%。

而同一时期，AI芯片之王英伟达的股价表现和利润增幅“仅有”171%和190.64%（2024Q3）。

与工业化和城镇化对电网的拉动一样，AI让电力投资进入了新纪元。GE Vernova的CEO斯科特就明确说道：“现在正处于（电力）投资超级周期的起步阶段。”

03 离不开

埃隆·马斯克曾在一次采访中断言，美国变压器将出现短缺：

“电动汽车和AI并行发展，两者都需要电力和变压器，我认为这正在创造对电力设备和发电的巨大需求。”

一套完整的电力系统，既包含充沛的电力供应，也需要通畅有序的电网以及配套的变压器、电表、储能和智能控制中心等等单元。

事实的情况与马斯克所表述的一致，变压器已成为钳制美国电力升级的核心部件。就像光刻机之于中国芯片产业，由于缺乏关键材料“取向硅钢”，如今美国80%电力变压器都依赖进口。

1930年，美国人戈斯( N.P.Goss)最早在实验室发现了取向硅钢并加以应用。但时至今日，这一材料却严重拖累了美国的电网改造，甚至有可能影响AI的历史进程。

取向硅钢也称冷轧变压器钢，是一种应用于变压器(铁芯)不可或缺的硅铁合金，占据了整个变压器成本的四分之一‌。取向硅钢主要集中在中日韩三国，美国本土生产能力有限。

近五年来，美国变压器进口总金额一路上扬。2023年，共从国外购买了约58亿美元，同增 48.7%。2024年前11月，变压器进口金额达到73.2亿美元，同比增长41.16%，创历史新高。

基于运输效率高、损耗低的优势，特高压成为全球电网改造的共同趋势。而变压器就像一个自如调节电压的“魔术师”，电力从发电机输出，通过大型变压器“升压”至极高电压（161kV至 765kV），以实现长距离高效传输，随后降低到15-34.5kV，后又通过较小的变压器进一步降压至240V，以满足企业和住宅用户的使用。

由于取向硅钢和铜价上升，再加上海运受阻，几大厂商扩张不及需求增长，供需平衡急速扭转，变压器价格在2020-2023年间快速上涨了60%-70%，且有继续攀升迹象。目前，美国变压器交货周期拉长到50周到150周，极端情况下最长高达5年时间。

我国虽是变压器主要生产国，但在贸易壁垒抬头的当下，美国主要从墨西哥、韩国、巴西和加拿大等国进口，产品大多来自日立、GEVernova、西门子能源、埃斯杰贝、晓星重工（韩国）及现代电气。

需要注意的是，中国出口至美国的变压器仅占8%左右，因此，所谓“中国卡住美国电力设备”的言论并不成立。电网设备江湖基本遵循市场竞争，和高端芯片受制于技术和贸易垄断的情况并不相同。

当然，变压器仅是欧美电力升级困局中的一个缩影，包括智能电表、继电器、电容器、感应器、逆变器、发电机等等，加上电网智能化和数字化升级，欧美国家要做的还有很多，所有目前面对的压力，都是在为过去几十年去工业化的决策买单。

03 写在最后

“人工智能既是具身的，也是物质的，由自然资源、燃料、人力、基础设施、物流、历史和分类构成，这些都需要付出代价。”

社会学家凯特·克劳福德在《技术之外：社会联结中的人工智能》中如此写道，在理论上将看似虚拟的人工智能与传统的物质世界进行了连接。

克劳福德认为更应该关注背后的权力更替，“AI是新世纪的石油资源”也逐渐被更多人认可。但与此同时，老旧的欧美能源体系，并没有为这样的历史级转变做好准备。在漫长的历史中，这些垄断型企业并没有走在市场需求的前面。

在电力投资大周期中，中、美、欧属于不同的叙事线。

过去很长时间以来，我国在电力领域的投资额度都在持续增加，甚至到了不被公众所理解的程度。在特高压、数字电网、柔直工程等领域频里，“中国方案”都已经站在了市场需求的前面，也站在世界的前沿。相比之下，欧美国家上演的主要是新旧更换的替代故事，甚至是一种“维持故事”。

随着人们生活用电、生产用电、互联网和人工智能用电不断增加，基础的化石能源电力体系，最终会远远落后于人类社会实际需求的增长。从更加漫长的历史角度来看，如今AI大爆发对全球能源体系的重塑，可能也只是个开始而已。

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