关于 AI 快速增长对电力需求的拉动有多大,一直是今年的热点话题,之前类似的讨论还有 AI 服务器里会用到高速铜缆,市场看多 AI 对铜价有潜在的拉动,但经过外资行的测算,目前 AI 服务器增多使用铜缆,对铜价的刺激还微乎其微,所以这话题也暂时告一段落。
虽然目前市场还未有具体的数字得出 AI 对电力的需求,但市场对 AI 服务器的吞电量是很认可逻辑的,也就是传的最多的重启核电站,或者是增多核电站的建设。
前两周,谷歌投资了一家小型核反应堆,据传微软和亚马逊还会有更多同样的投资,接二连三的报道下,近期美股在讲着科技公司将来会不会都有一个小型核反应堆的故事。
一、投资核能的热潮?
据 WSJ 报道,亚马逊、谷歌、微软近期达成协议,旨在增加核能的使用,以满足 AI 增长需要的能源需求,他们正在投入数十亿美元,押注核能可以帮助遏制与数据中心相关的激增碳排放,因为这些排放威胁到他们的气候承诺,但这些核反应堆的建设也需要几年才能完成。
在这 3 家科技巨头开始行动后,美股的核电相关公司都在疯涨,涨的最多的是 OpenAI CEO Altman 投资的 OKLO,过去一个多月涨了接近 3 倍。不过,在涨了 3 倍之后,这家公司也就 20 多亿美金,200 亿人民币左右,今年上半年总营收才 186 万美金,股价上肯定存在着对未来的炒作,但也是值得关注的,可能会是 AI 发展中的其他分支线,目前还是在 0 到 1 的阶段。
这轮行情是始于谷歌在 10 月中旬时投资了 7 个小型核电反应堆,这也是科技巨头里的首个为 AI 的能源需求投资核电的交易,点燃了这轮的上涨。根据协议条款,谷歌向核能初创公司 Kairos power 建造的 7 个反应堆所产生的电力。据公司表示,这协议旨在未来增加 500 兆瓦的核电,科技公司跟核电企业签署的购 ` 电协议就类似于跟风能买协议一样。
实际上,谷歌选择的做法跟之前市场预估有些出入,因为之前市场预计科技公司可能会投资更大的核电站,因为 AI 对能源需求量很高,而小型核电站的产能支撑不了那么大的需求。
根据高盛预估,在 AI 需求的推动下,到 2030 年全球数据中心的电力消耗将增长 160%。以及国际原子能机构的数据,到 2050 年,北美的核电产能会翻一倍。当然,说到 2050 年去显然有些远了,但对于上市的核电公司来说,资本开支投入开始了,就是炒作叙事的机会。
从外资行的分析来看,现在投小型核电站可能是因为大型核电站的成本过高,以及核电站的建设时间太久,科技巨头为了挤出更多的 Cpaex,或是考虑到安全和技术问题,先投资个小型的核电站试试。尤其是投资小型模块化核反应堆(SMR)能拿到政府补贴,比投资大型核电站的成本更低。
据统计,美国接近 20% 的电力来自核电厂,但由于高成本和过久的建设时间,大型的新项目已经被暂停。预计到 2040 年,SMR 市场可能会增长到 3000 亿美元的规模。
根据美国能源部的数据显示,首批 SMR 项目的平准化电力成本约为每兆瓦时 180 美元,目前主要是靠政府补贴,拿到补贴后降至 100 美元 / 兆瓦时左右,随着技术进步未来成本可能会越来越低。
由于 SMR 项目建设起来要几年时间,有不少观点建议科技巨头直接去投资更多的天然气发电厂,这都要比投资 SMR 划算且效率高的多。对比来看就很直观,天然气发电的成本要比小型核反应堆 SMR 的发电成本低很多。在美国,天然气发电的成本通常在每兆瓦 40-70 美元之间,若没有政府补贴,SMR 项目成本比天然气发电要贵 2-3 倍的程度。
而风能的平均成本是 146 美元,太阳能是 109 美元,且核电站的平均正常运行时间是超过 90%,而风能只有 35%,太阳能只有 25%,核能在运行上是比风能 / 太阳能更加稳定的。
而核电站的建设时间,美国平均需要 80 个月的时间,全球平均建设周期是 85 个月,而我们国内平均建设周期要 73 个月左右。由于国内 AI 服务器的电力需求量还没有那么紧缺,这波行情也轮不上国内的核电炒作。
所以,用核电来给 AI 补充电力需求,这还处在早期阶段,短期内还是以天然气、风能、太阳能为主。
二、AI 有多吃电?
根据 WSJ 报道称,亚马逊大型数据中心的电力消耗大致相当于一个中型城市的用电量。
若更具体的说,2023 年,仅台积电一家就占台湾电力消耗的 9%,单独占台湾工业部门需求的 16%,高于 2019 年的 5.1%。相比之下,半导体产业小号了台湾电力的 13.4%,高于 2019 年的 8.4%。
根据标普预计,到 2030 年,台积电的用电量将占台湾总用电量的 15.6%。假设 AI 发展更乐观的情况下,台积电一家的耗电量最多可能达到台湾总用电量的 23.7%。
随着 Capex 的增加和更先进技术的生产,预计到 2028 年,AI 相关的电力需求将增加 8 倍;台湾今年计划将建设超过 10 个数据中心,预计电力需求增长可能加速超过每年的 2.8%,相比之下,在过去 10 年里,每年的电力需求增速只有 1.4%。
与此同时,在电力需求增加的同时,电价也是在不断上涨的,台湾工业用户在 10 月中旬增加了 12.5%,而台湾的做法是增多天然气发电,放弃核电能源。
这几天谷歌和 ChatGPT 都新增了联网搜索功能,预计接下来其他互联网产品也会增多 AI 搜索的部分,跟上这两家。而这可能带来很大的能源损耗,例如,ChatGPT 单条问答估计比传统谷歌搜索多消耗 6-10 倍的能源需求。
高盛预计,在 AI 的驱动下,到 2030 年,全球数据中心的电力需求将较 2023 年增长 165%。数据中心将为全球整体电力需求增加 0.3% 的 CAGR,到 2030 年,数据中心的电力需求将全球电力消耗的 1-2% 上升到 3-4%。
台湾电力需求增长主要来源于一是半导体产业,二是自 2020 年以来,科技巨头都开始在台湾建 AI 数据中心,包括微软的 Azure、谷歌的 AWS、特别是今年就有 10 多个新的数据中心准备在建厂,例如英伟达、苹果、AWS、富士康等等。预计这些投资从 2023 年的 15 亿美元增加到 2029 年的 35 亿美元。
所以说,通过这样来看,AI 无疑是对电力需求有很大的拉动,而美国科技公司在本土建设的核能也只是刚刚起步,更便利的还是用天然气发电,毕竟还要考虑到成本的因素,这几年铀价也并不便宜,虽然铀价今年是跌的,但供给端也不乐观。
根据下图来看,若铀矿开采商不再大规模的开采锌矿,铀市场不久之后将陷入供应短缺。
由于科技公司开始投资核反应堆,美股除了炒核电站之外,就是炒作铀矿企业。例如美股的 URA Global 铀 ETF,在 9 月份微软宣布重启核电站之后,ETF 从低点反弹了 30-40%,创近几年的高位。
过去一年,电和铀 ETF 获得了 16 亿美元的资金流入,而清洁能源基金的资金流出为 24 亿美元。核能 ETF 的资产规模已经超过了其他清洁能源基金,核能 ETF 的总资产超过 60 亿美元,而 ICLN 等其他受欢迎的清洁能源基金在短短三年内从 220 亿美元跌到 55 亿美元。
而持有现货铀的基金 URNM ETF 从 2019 年以来涨超 300%。
结语
但归根结底,微软和谷歌投资的核电站最早也得在 2030 年才能正式交付,现在核能投资还处于很早期的阶段,市场对核电站股票的炒作也就是炒预期,短期内其他能源更加可靠。
另外,若说科技公司受碳排放的标准限制,说不定为了 AI 发展顺利,指标都是可能会放宽的,毕竟科技公司都是赚钱为先,若真的付出更高的成本建设核电厂,反过来就会限制 AI Capex,若炒核电站,市场的结论是还不如炒铀矿商。
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