隨著人工智能（AI）技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是像ChatGPT這樣的先進(jìn)AI模型在日常生活和商業(yè)領(lǐng)域的普及，美國的電力需求正面臨前所未有的增長。到2023年初，ChatGPT的月活躍用戶數(shù)已經(jīng)超過1億人。聊天機(jī)器人、語音助手、推薦系統(tǒng)、圖像識別和自動駕駛等多種AI應(yīng)用的普及，進(jìn)一步推動了AI在線用戶的增長。據(jù)Gartner預(yù)測，到2025年，生成式AI將生成10%的數(shù)據(jù)。根據(jù)Internet World Stats的數(shù)據(jù)，截至2023年底，全球互聯(lián)網(wǎng)用戶已超過50億人，預(yù)計未來幾年將繼續(xù)保持高速增長。


AI熱潮背后的電力短缺風(fēng)險


AI熱潮背后的電力短缺風(fēng)險成為科技圈內(nèi)熱議的焦點(diǎn)。AI大模型訓(xùn)練所消耗的電力主要集中在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。數(shù)據(jù)中心是電力密集型設(shè)施，其大量使用電力用于計算和冷卻需求，導(dǎo)致整體電力需求顯著增加。根據(jù)美國電力研究機(jī)構(gòu)（EPRI）發(fā)布的一份新報告，僅在美國，負(fù)責(zé)為先進(jìn)AI模型提供動力的數(shù)據(jù)中心到本世紀(jì)末就可能占到該國整體能源需求的9.1%。


這種增長帶來了一系列挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心的興起和集中對傳統(tǒng)電力消費(fèi)分布產(chǎn)生了多方面的影響。一個重要方面是電力新能源崛起帶來的市場監(jiān)管問題。為了探討和解決這些由人工智能引起的新興問題，美國能源律師協(xié)會在華盛頓舉辦了一個重要的論壇，邀請了四位在能源法規(guī)領(lǐng)域的頂尖學(xué)者和專家回答相關(guān)問題。


這四位專家分別是來自聯(lián)邦能源管理委員會的睿杰·李博士、劍橋大學(xué)國際研究中心的學(xué)者韋斯利·勒羅伊、斯坦福大學(xué)學(xué)者丹尼爾·斯萊特和敏·梁。他們最近在《能源法規(guī)雜志》上發(fā)表的兩篇署名文章分別提出了幾項創(chuàng)新的建議，探討AI應(yīng)用熱潮如何影響電力市場和如何使用AI技術(shù)應(yīng)對由AI引起的電力供應(yīng)和市場監(jiān)管問題。論壇主要集中在以下四個問題：


數(shù)據(jù)中心對傳統(tǒng)電力消費(fèi)的影響


李博士首先介紹，美國大約有4000個數(shù)據(jù)中心，它們的出現(xiàn)對于電力負(fù)荷分布的變化影響極大。美國的數(shù)據(jù)中心并不只集中在西岸，雖然西岸確實(shí)有一些重要的數(shù)據(jù)中心集群，如硅谷、波特蘭和西雅圖，但中部和東部也有大量數(shù)據(jù)中心，包括得克薩斯州的達(dá)拉斯、奧斯汀、芝加哥和東岸的紐約、新澤西。最重要的是北弗吉尼亞的阿什本地區(qū)，被稱為“互聯(lián)網(wǎng)的首都”，擁有全球最大的數(shù)據(jù)中心集群之一。阿什本地區(qū)因其密集的數(shù)據(jù)中心而成為電力消耗的熱點(diǎn)地區(qū)。


針對AI數(shù)據(jù)中心對電力的影響，李博士的回答集中在四個方面。第一是數(shù)據(jù)中心的集中出現(xiàn)改變了電力負(fù)荷的地理分布。在數(shù)據(jù)中心密集的地區(qū)，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施承受更大的壓力，需要升級和擴(kuò)展以滿足不斷增長的電力需求。第二是電力消費(fèi)的時間波動。數(shù)據(jù)中心通常24小時不間斷運(yùn)行，但其電力負(fù)荷可能會隨用戶活動和業(yè)務(wù)需求變化。比如，在線服務(wù)的高峰使用時間會增加電力需求，這種波動會影響當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的穩(wěn)定性。第三是對可再生能源發(fā)展的推動。由于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商日益關(guān)注可持續(xù)發(fā)展和降低碳排放，它們更傾向于使用可再生能源。這推動了可再生能源項目的發(fā)展，并改變了電力消費(fèi)的能源結(jié)構(gòu)。最后是經(jīng)濟(jì)影響。數(shù)據(jù)中心的集中可能導(dǎo)致某些地區(qū)電力需求激增，進(jìn)而推高電價。李博士總結(jié)說，數(shù)據(jù)中心的影響是多方面的，涉及電力需求、負(fù)荷分布、基礎(chǔ)設(shè)施、能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)因素等。


AI技術(shù)使對電力需求的預(yù)測更加精準(zhǔn)


在論壇上，勒羅伊解釋了AI模型如何有助于更精準(zhǔn)地預(yù)測和管理電力需求。隨著AI技術(shù)尤其是大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的發(fā)展，這些數(shù)據(jù)不僅包括傳統(tǒng)的消費(fèi)模式，還包括天氣變化、經(jīng)濟(jì)活動甚至社會事件對電力需求的即時影響。


當(dāng)聽眾提問AI模型和傳統(tǒng)模型的區(qū)別時，李博士舉例說，通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)，用LSTM這樣的AI模型能夠預(yù)測特定時間和地點(diǎn)的電力需求。它可以記住過去的特定模式，比如由于空調(diào)的使用，在炎熱的夏日電力使用量會增加，或者在假日期間由于企業(yè)關(guān)閉而使用量減少。它擅長在長時間內(nèi)記住重要細(xì)節(jié)，并忽略那些對分析目的不相關(guān)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。實(shí)際上，LSTM模型提供了一種跟蹤重要電力使用模式并忽略那些被認(rèn)為對所需分析無益的方式。


勒羅伊在回答問題時說，AI也能夠通過實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)控和分析來優(yōu)化能源分配和電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。例如，AI系統(tǒng)可以實(shí)時自動調(diào)整輸電線路和發(fā)電量，以防止過載或不足。這種類型的智能電網(wǎng)管理不僅提高了電網(wǎng)的物理和經(jīng)濟(jì)效益，還增強(qiáng)了對突發(fā)事件的響應(yīng)能力，如自然災(zāi)害或意外事故導(dǎo)致的電力中斷。他總結(jié)說，AI技術(shù)大大降低電力需求預(yù)測的誤差，具有無與倫比的精確度。


政府市場監(jiān)管方式的變革


李博士表示，能源監(jiān)管傳統(tǒng)上植根于以化石燃料為主導(dǎo)的范式?？稍偕茉磁c先進(jìn)電池存儲技術(shù)的結(jié)合徹底改變了能源市場動能，為電力銷售商提供了強(qiáng)大的容量控制和市場影響力。這些創(chuàng)新提高了靈活性、電網(wǎng)穩(wěn)定性和可再生能源的使用率。雖然這種轉(zhuǎn)變提供了巨大的市場機(jī)會，但也引發(fā)了人們對市場力（market power）的擔(dān)憂以及對更新法規(guī)的需求。新技術(shù)能夠在低需求時儲存多余的電力，使一些電力銷售商在需求高峰期間爆發(fā)式地占領(lǐng)市場。


聽眾提問，一般人認(rèn)為再生能源和與此相關(guān)的AI電池蓄能的發(fā)展對電力供應(yīng)是好事，為什么你為此擔(dān)憂，有什么事實(shí)根據(jù)呢？李博士說，這種擔(dān)心是從政府對市場力的監(jiān)管角度來看的，同時也是考慮到對消費(fèi)者權(quán)益的保護(hù)。


為了展示可再生能源和電池存儲領(lǐng)域最新進(jìn)展對政府市場監(jiān)管的挑戰(zhàn)，李博士舉例說，考慮一個標(biāo)示裝機(jī)容量為100兆瓦的可再生能源設(shè)施，政府監(jiān)管部門現(xiàn)在使用容量因子調(diào)整，估計該設(shè)施在高峰時段的容量僅為36兆瓦。然而，隨著電池存儲的引入，高峰時段發(fā)電量可激增到115兆瓦。而根據(jù)現(xiàn)在的衡量標(biāo)準(zhǔn)，該公司計算出的市場份額可能低于，而實(shí)際上大大高于20％的法定標(biāo)準(zhǔn)。該企業(yè)可能不受控制地利用它擁有的市場操縱能力，在高峰用電時提高電價，消費(fèi)者利益因此受損。


對如何改進(jìn)監(jiān)管法規(guī)，李博士提出修改現(xiàn)有的反壟斷市場份額計算法，從以化石燃料能源為基礎(chǔ)的容量因子計算法，改為基于銷售或基于容量加電池的計算來計算可再生能源的容量。


對于法規(guī)改變的可行性研究，劍橋的勒羅伊提出用ABM（基于代理的模型）進(jìn)行模擬。ABM是一種計算機(jī)模擬模型涉及具有不同規(guī)則和行為的個體代理，這些代理在其環(huán)境中互動，從而在系統(tǒng)級別產(chǎn)生出現(xiàn)象級的模式。一個“代理”就像是視頻游戲中的一個角色。每個代理都有自己的一套規(guī)則和行為方式，這讓它們能夠與其他代理和周圍環(huán)境進(jìn)行互動。當(dāng)所有這些代理一起行動時，它們會創(chuàng)造出復(fù)雜的模式或結(jié)果，類似于社區(qū)中的個體如何共同貢獻(xiàn)于整個群體的行為。這一模型將革命性地改變復(fù)雜系統(tǒng)的分析方式。


數(shù)據(jù)隱私和安全是AI應(yīng)用成功的關(guān)鍵


斯萊特則更多關(guān)注AI在數(shù)據(jù)隱私和安全方面的挑戰(zhàn)。他指出，在推進(jìn)AI技術(shù)在電力工業(yè)應(yīng)用的同時，必須確保對個人和企業(yè)數(shù)據(jù)的嚴(yán)格保護(hù)。數(shù)據(jù)泄露或?yàn)E用不僅威脅到消費(fèi)者的隱私權(quán)，還可能危及整個電力系統(tǒng)的安全。


斯萊特強(qiáng)調(diào)了采用先進(jìn)的加密技術(shù)和嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問控制機(jī)制的重要性。他提到，例如，通過使用端到端加密技術(shù)，可以確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。此外，實(shí)施多層數(shù)據(jù)訪問權(quán)限和身份驗(yàn)證機(jī)制，可以確保只有授權(quán)用戶才能訪問敏感信息。


針對AI的網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險，梁博士建議增加對AI系統(tǒng)自身的安全性評估。AI系統(tǒng)作為軟件應(yīng)用，本身也可能成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的目標(biāo)。因此，開發(fā)和部署AI


解決方案時，必須進(jìn)行徹底的安全測試和持續(xù)的安全監(jiān)控。


在回答AI安全涉及的法律問題，斯萊特指出，美國州和聯(lián)邦法規(guī)的交叉增加了復(fù)雜性。公用事業(yè)中的AI應(yīng)用可能屬于聯(lián)邦監(jiān)管范圍，這取決于它們對批發(fā)市場、國家安全或更廣泛的AI問題的影響，但各州將在安全、隱私和可靠性問題上增加自己的法規(guī)。這加強(qiáng)了各級有效對話的必要性。


斯萊特認(rèn)為，在考慮隱私和網(wǎng)絡(luò)安全的情況下促進(jìn)數(shù)據(jù)共享至關(guān)重要。他提倡“現(xiàn)實(shí)的開放基準(zhǔn)”，以在不損害機(jī)密性的情況下促進(jìn)創(chuàng)新。他強(qiáng)調(diào)，可信度（系統(tǒng)確保可靠性和性能、激發(fā)信心和透明度的能力）和可解釋性（確保AI決策可以被各種參與者理解和獲?。┦茿I被接受的基礎(chǔ)，必須以燈火通明的方式部署AI，加速向再生能源轉(zhuǎn)型并平衡它們與AI的革命性創(chuàng)新。