AI 算力成長對全球電力與能源的需求影響

2025.9.23 PM 21:05 財商智匯 https://goseekwealth.com

「電力」成為限制 AI 時代發展的真正瓶頸。這些影響主要體現在電力需求爆炸性增長、供電穩定性要求提高、基礎設施架構的全面升級,以下是新台幣計價的AI相關需求指數型 ETF 績效排名前 15 名:

資料來源: CMoney 資料日期:2025.09.22

爆炸性的電力需求與規模擴大

  • 驚人的需求增長: 根據國際能源總署(IEA)的數據,2026 年至 2040 年間,人工智慧電力需求(包含機器人)預計將從 37 GigaW 成長到 11,000 GigaW,年複合增長率(CAGR)高達 50%。
  • 龐大的佔比: 11,000 GigaW 等效於 73 億個美國家戶的用電需求,甚至預估到 2040 年時,全球電力消耗可能有三分之一都用在 AI 上
  • 資料中心成為電力黑洞: AI 伺服器的耗能暴增,使數據中心被視為全球電力黑洞。例如,NVIDIA 宣布與 OpenAI 合作建設的 AI 資料中心預計用電量高達 10 吉瓦(GW)這相當於 10 座核電廠的裝置容量
  • 高功耗硬體推動需求: NVIDIA 最新一代 GB200 晶片的單卡功耗已達 1200W,遠超前代 H100。

對電力品質與穩定性的極高要求

  • 穩定性是關鍵: AI 用電需要能「穩定」供電且「沒有突波」的系統。即使是短暫的電壓波動或斷電,都可能導致昂貴的運算中斷,甚至是資料損毀。
  • 限制因素: 對 AI 企業來說,電力被視為未來擴張的限制因素。在資源(電力)明顯有限的情況下,企業必須追求每瓦效益
  • 技術優化: 為了降低功耗和提升效率,晶片製造商如 NVIDIA 採用了優化晶片功耗的開發策略,並依賴台積電的 BSPDN(晶背供電技術)等製程工藝來降低功耗,同時提升效能。

能源基礎設施的全面升級與革新

  • 高壓直流電(800VDC)架構的引入: 輝達宣布將於 2027 年起全面導入 800VDC 架構,以解決舊系統(54V 直流供電)帶來的空間不足、銅材過重以及能源低效等問題。
  • 提升效率與永續性: 800VDC 架構能透過一次性的集中式高壓直流電轉換,大幅簡化電力傳輸路徑,將端到端電力效率提升最高 5%。它還能減少銅線的用量高達 45%,有效解決「銅線過載」的問題,同時降低建置與材料成本。
  • 降低複雜度與維護成本: 將電源轉換集中到機櫃外,能減少機櫃內電源供應單元(PSU)的數量,從而降低系統複雜度、減少故障率,並讓維護成本降低約 70%
  • 重電產業的強勁需求: AI 資料中心建置成為驅動重電產業成長的四大因素之一。AI 帶來的電力需求催生了對高壓輸配電設備的強勁需求。台灣的重電公司,如華城、中興電、亞力、士林電機等,受惠於電網升級與 AI 浪潮而訂單能見度高。

能源採購模式與潔淨能源的戰略地位

  • 簽訂長期購電協議: 大型 AI 科技公司紛紛向電力供應商簽訂多年期的購電協議,以確保未來成長所需的能源。例如,Alphabet 和微軟與 Brookfield Renewable Partners 簽署了重大電力購買協議,微軟甚至與美國三哩島電廠簽了長約。
  • 儲能系統的發展潛力: 為了確保穩定且高品質的電力供應,同時實現科技巨頭對淨零碳排或使用 100% 再生能源的承諾,大型儲能電網具有巨大的發展潛力。儲能系統作為巨大的「電力緩衝區」,可以在發電過剩時儲存電力,並在不足或電網波動時釋放電力,讓資料中心能夠有效利用再生能源。
  • 潔淨能源成為市場新寵:AI 的盡頭是電力」已成為市場共識。因此,市場資金開始聚焦潔淨能源產業。相關的潔淨能源 ETF 表現強勁。
  • 企業合作案例: 燃料電池龍頭布魯姆能源(Bloom Energy)因甲骨文(Oracle)採購其自主供電系統以應對 AI 業務擴張的電力需求而股價飆漲,這印證了 AI 與潔淨能源的共生關係。

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Morgan
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