10月29日至31日,由十如研究院主办的第十三届十如对话在桂林举行,近300位来自商、学、研、生态保育与艺术领域的嘉宾参与。本届论坛主题定为“以水为脉,互联共生”,并单独设立“水与智慧:见水知势”分论坛,讨论AI基础设施建设与水资源的关联。与会专家指出,在电力缺口之外,水资源可能成为AI算力扩张更快遭遇的瓶颈。
算力中心的用水压力主要来自散热环节。芯片将消耗的电能几乎全部转化为热量,而AI服务器机柜的功率密度已从传统机柜的3至10千瓦升至30至100千瓦,超出风冷系统的搬运能力。当前最经济的散热介质是水,通过蒸发吸热带走热量。按水的汽化潜热约2260千焦/升折算,蒸发一升水大约可带走0.6千瓦时的热量,节省的电费立竿见影,代价是这部分水从流域中彻底消失。
用水总量的增长曲线正在变陡。Rystad Energy预计,全球数据中心冷却用水将从2025年的约2220亿升增至2030年的最高6440亿升,五年内增长近三倍。北京理工大学团队的预测模型显示,到2030年,我国数据中心年耗水量将达2628.8亿升,约相当于19个西湖。国际可持续发展研究院高级研究员、中国环境与发展国际合作委员会外方首席顾问魏仲加在论坛上指出,问题不在绝对数量,而在分布——大量规划中的数据中心恰恰坐落在水资源紧张的地区。一座中型数据中心每天用水约100万升,大部分在冷却中蒸发,不再回到当地水系,而这些水往往与居民饮水、农田灌溉共用同一水源。
海外案例已经显现出选址矛盾的现实后果。美国凤凰城-梅萨都会区是除北弗吉尼亚外全美数据中心最密集的区域,96座主要数据中心聚集了AWS、苹果、谷歌、微软和Meta,而亚利桑那正处在科罗拉多河流域的严重干旱中,2024年被联邦削减51.2万英亩英尺供水配额。得州阿比林的“星际之门”旗舰园区规划约900兆瓦负荷,建成后将刷新全球最大AI超算集群纪录,而当地居民每周只被允许给草坪浇两次水。国内同样存在类似结构:乌兰察布人均水资源不足全国平均的四分之一,却聚集了超80座数据中心。
缺水地区之所以成为算力中心偏好的选址,原因集中在三方面。其一是电价,庆阳的绿电比东部便宜30%至50%,中东光伏电价常年刷新全球最低纪录,对数百兆瓦级园区而言电价差是决定性因素。其二是气候,低温干燥环境提升自然冷却效果,可将PUE压至极低水平。其三是土地与政策,这些地区人烟稀少、地价低、面积大、灾害风险低,并伴有税收减免和招商支持。在这套选址模型中,水几乎没有权重。世界经济论坛的调研显示,冷却方案选择上,87%的运营商考虑省电,仅35%考虑省水。行业长期沿用PUE衡量能效,而衡量水耗的WUE进入决策视线的位次仍然靠后。
世界经济论坛大中华区自然与气候议程负责人胡悦认为,在水资源稀缺的流域,资源优先级判断应当倒过来,先保证少用水,再谈能效。十如研究院委员会主席李效良表示,缺水地区若缺乏水平衡与回补意识,供应链竞争力难以持久。
调整已在部分项目中发生。智利圣地亚哥郊区的谷歌2亿美元数据中心项目,原冷却方案年耗水约70亿升,相当于当地约8万居民一年的用水量。2024年2月,智利环境法院部分撤销项目许可,要求将气候变化对含水层的影响纳入评估,同年9月谷歌宣布暂停项目并改用风冷。乌拉圭卡内洛内斯一个拟建项目原冷却塔每天需约760万升饮用水,审议期间正逢该国约70年一遇的干旱,最终方案规模缩至原计划三分之一,水冷全面改为风冷。techUK与英国环境署的调查显示,英格兰过半数据中心已采用无水冷却,64%的站点年用水量低于1万立方米。AWS、微软、Meta公布的WUE分别约为0.12、0.27、0.19升/千瓦时,比率逐年改善。
国内政策层面也在收紧。今年10月,最高层在乌兰察布考察时提出“算水协同”。据《内蒙古日报》报道,乌兰察布算力中心生产用水严禁取用地下水作冷却水,当地只向数据中心供应限量中水。据央视网报道,优刻得等企业将冷却系统改为抽取室外冷风为服务器降温,披露的整体节水率超过92%。
比率改善的同时,总量扩张仍在持续。微软和AWS在WUE改善的同期,总用水量继续上升。有观点认为,解法需要前移,与其事后补救,不如在选址初期将水列为核心考量指标。胡悦引用世界经济论坛关于可持续、有韧性AI基础设施的行动指南,提出四条设计原则:先减用水量;可行时优先使用雨水、再生水等非饮用水源;因地制宜权衡冷却中能源与水的取舍;建立衡量真正重要事项的指标。CWR创始人兼总监陈云华则提出,水从哪里取就应回补到哪里,用掉多少需想办法还回多少。这一“水正效益”目标目前尚无统一衡量标准,数字孪生等技术被视为可能的解决路径,通过对河流数字化监测掌握不同降雨条件下的水流状况,再据此调配水资源。
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