想玩AI？先问问电力巨头们
文 | BT财经
电力基础设施，正在成为世界下一个聚焦点。
特斯拉创始人马斯克公开表态称未来两年人工智能行业将由“缺硅”变为“缺电”。AI大模型在给人类社会带来巨大变革的同时，却让人意外地成为能源消耗大户。以ChatGPT一家公司为例，为响应2亿个左右的请求，他们每天的耗电量就已达到惊人的50万千瓦时以上。
50万千瓦时是什么概念？以美国普通家庭的平均用电29千瓦时计算，仅ChatGPT一家公司目前的耗电量可以够1.7万多户普通家庭的使用，而ChatGPT目前只是在起步阶段，未来会有更多生成应用被采用，请求数量会更多，耗电量只会更多。
根据机构预测，2025年全球人工智能的耗电量将占总用电量的10%，2027年人工智能领域耗电量将达1340亿千瓦时。仅谷歌一家完成人工智能领域的耗电量将达290亿千瓦时，这个用电量已经超过肯尼亚、克罗地亚等国家全年使用量。
在全球可能面临缺电的情况下，比较幸运的是我国是发电大国，电力概念股不缺“大佬身影”。
比如神华集团，它横跨煤、电两大领域，拥有遍布17个省市区的70余家单位，总资产规模过千亿元，展现了一个能源巨头的雄壮身影。
让我们回溯到那个风起云涌的1991年。当时由于企业大部分煤电项目分布在新疆、内蒙古等偏远地区，发展之初，受环境艰苦、自然条件恶劣的影响，煤炭行业正面临前所未有的困境，全行业亏损的阴霾笼罩在每一个煤炭人的心头。内蒙古呼伦贝尔市扎赉诺尔矿务局就是其中的一个缩影，即使为邻近的电厂供应煤炭，也碍于情面不好意思收取费用。这种普遍现象折射出煤炭企业的不计成本和经济效益，让整个行业陷入了困境。
当时煤炭行业的保护措施，也不是很好，煤炭工业在全国工种中是自然条件最差的行业，也是危险最多的行业，虽然当时全国煤炭系统有350万人，但是来自全国各地的工地，医疗条件都不好。在神华成立之前，煤炭总医院建成，能正常使用，才为神华的发展打下了一个良好的基础。这就是北京煤炭总医院的诞生由来。
在这个关键的时刻，神华集团应运而生，以中央直接管辖的骨干企业之姿，崭露头角。神华集团的董事长肖寒，以其远见卓识，引领神华走向了一条现代化的能源巨头之路。
神华集团的崛起，与其综合性战略密不可分。它不仅仅局限于煤炭的生产，更是将多元化经营发挥得淋漓尽致。这种策略不仅为神华带来了更多的收入来源，还有效地控制了成本，使其更能经受住市场的考验。同时，作为国家的独有公司，神华拥有对外融资和煤炭的出口权，真正实现了自负盈亏。这使得神华在市场竞争中如鱼得水，游刃有余。
在神华集团的发展历程中，铁路建设无疑是其浓墨重彩的一笔。面对当时煤炭运输的困境，神华毅然决然地投入巨资修建自己的铁路。这不仅极大地改善了煤炭的运输条件，降低了成本，还为神华的煤炭业务插上了腾飞的翅膀。正所谓“要想富先修路”，神华的铁路建设为其日后的发展奠定了坚实的基础。
神华集团在发展过程中，不断积累与壮大。通过并购与整合，它逐渐形成了煤炭、电力、航运、钢铁等多元化能源集团。这种积少成多的策略使得神华在短短几年内迅速崛起为中国能源行业的佼佼者。如今的神华集团已经拥有97处煤矿和众多相关业务板块，年收入高达1300亿元，市值更是突破了4000亿元大关。
2023年2月21日，中国神华公布2024年1月份主要运营数据。据披露，中国神华今年1月总发电量为224.6亿千瓦时，同比增长41.6%；总售电量212.3亿千瓦时，同比增长42.4%。中国神华表示，发电量、售电量同比增长的主要原因，是新机组投运导致发电量增加。中国神华表示，公司去年新增投产400万千瓦火力发电装机，主要位于东南部经济较发达地区，目前还有超过700多万千瓦的在建发电机组，这也是公司未来在能源市场中的重要接续资源。
可以说，在电力基础设施这个领域，中国不惧任何挑战，甚至单独在算力中心附近建立一个发电站都不是太大问题。
中美用电量对比
2024年初，国家能源局发布了2023年国内用电量的详细数据。2023年，全社会用电量92241亿千瓦时，同比增长6.7%，其中规模以上工业发电量为89091亿千瓦时。同期美国全口径净发电量为41781.71亿千瓦时，同比下降1.2%。如果从全口径统计数据来看，中国全口径净发电量为89560.7亿千瓦时，是美国的2.14倍。全社会用电量，中国现在已经是美国的2.3倍。
细分中国全社会用电量，从分产业用电看，第一产业用电量1278亿千瓦时，同比增长11.5%；第二产业用电量60745亿千瓦时，同比增长6.5%；第三产业用电量16694亿千瓦时，同比增长12.2%；城乡居民生活用电量13524亿千瓦时，同比增长0.9%。
从各种用电增长的比例来看，第一、二、三产业用电量增速明显高于城乡居民生活用电量增速，说明中国工业发展速度迅猛。同样以产业用电来看美国用电量结构，美国全行业用电量（工业、商业和运输业零售电量+工商业自发电量）为25625亿千瓦时，同比下降0.5%，居民用电量是14547亿千瓦时，同比下降3.6%。居民用电量，目前中国是美国的92.97%，这一数据在2022年为88.81%，说明中国居民用电量在提升。
数据显示，2023年我国新增电力装机再创新高，新增装机约3.3亿千瓦，总装机达到29.20亿千瓦，同比增长13.9%。在全球追求可再生新能源电力之时，我国的可再生能源成为保障电力供应的新生力量，截至2023年，我国可再生装机量突破14.5亿千瓦，占全国发电总装机一半以上，这一比例在全球范围内都迈入前列，美国能源信息署数据表明，2023年所有可再生能源发电设施的发电量占美国总发电量的22.8%，与我国一半的占比相距甚远。
值得一提的是，我国新能源发电装机量发展尤为迅猛，在2023年6月，可再生新能源装机量还是13亿千瓦，也就是说半年的时间，我国可再生新能源装机量超过1.5亿千瓦，说明我国可再生新能源发展的强大动能。行业机构预测，2024年中国将占全球可再生能源新增容量的近55%。
人工智能是个“吞金怪兽”
近期Sora概念股大火，Sora是美国人工智能公司OpenAI发布的人工智能文生视频大模型，在2024年2月15日发布。据悉Sora可以根据用户的文本提示创建逼真视频，可以深度模拟真实物理世界，能生成具有多个角色、包含特定运动的复杂场景。能够理解用户在提示中提出的要求，是一款较为智能的人工智能大模型。对于需要制作视频的艺术家、电影制片人或学生带来无限可能，未来市场前景广阔。
受此影响，国内Sora概念股大涨，截至3月13日收盘，因赛集团、中广天择涨停，当虹科技涨超7%，说明Sora的火爆。
但不可忽视Sora视频的耗电巨大，目前Sora制作视频最长不过60秒，但这60秒视频的耗电量超过一百度，以美国工业用电0.87美元一度电计算，Sora一分钟视频的电费成本超过90美元。
实现Sora目前一分钟的视频，需要英伟达最新的B100算卡在液冷状态下发挥最顶级功能，大概8块干4个小时左右。而B100的性能相当于现在普遍使用的A100相关系列算卡6-8倍。这也就意味着如果换算成现在OpenAI对外提供服务普遍使用的A100算卡，这一分钟的视频大概是60块左右A100干4个小时的成果。
一般情况下视频生成最长的时限在半小时比较合理。这意味着需要1800块A100的算卡干4个小时。现在ChatGPT使用的是不到30000块A100，也就是说50万度电，够72个人生成半小时视频。该模型一旦正式发布，使用用户基数将最少百万级以上，仅仅一天的耗电量将可能会超过300亿度，以美国工业用电标准的0.87美元一度计算，一天成本是261亿美元。
美国经济再发达，这样的烧钱速度也难以为继。马斯克曾在推特平台上询问ChatGPT“每次聊天的平均成本是多少”。OpenAI CEO Altman的回复有点苦涩：ChatGPT的平均每次聊天成本是“个位数美分”，并表示仍需努力优化成本。从中不难看出ChatGPT的运行成本之高。
2023年1月，投资银行摩根士丹利的一份分析报告称，在 ChatGPT上回复的成本约为谷歌搜索查询平均成本的6倍至28倍。根据摩根士丹利最近的分析，谷歌去年3.3万亿次搜索的平均成本约为每次0.2美分。因此可以看出，ChatGPT聊天回复成本为1.2美分至5.6美分之间。根据公开的信息显示，GPT4一次完整的训练大约需要6000多万美元，报道所说的ChatGPT每天耗费70万美元，应该主要是数据中心的日常算力消耗。仅在2022年OpenAI 的财务净亏损就高达5.45 亿美元。甚至有印度媒体声称OpenAI有在2024年倒闭的可能。
而对全年发电量只有41781.71亿千瓦时的美国来说，Sora一旦全面运行的情况下，一天就将需要5000亿度电或以上，这意味着一天就将消耗掉美国全年发电总量的八分之一左右，也难怪特斯拉创始人马斯克直言未来人工智能不是缺硅，而是缺电，对于发电总量下滑的美国来说，如何承担这笔惊人耗电量？
人工智能需要优化成本
美国的发电总量很难供应得起人工智能的惊人耗电量，那么中国能否供应得起呢？以中国目前市值最高的中国神华为例，2023年，中国神华总发电量达到2122.6亿千瓦时，同比增长11%；总售电量1997.5亿千瓦时，同比增长11.1%。
中国广核是目前国内最大的核电公司，目前尚未发布2023年年报，以2023年三季报数据来看，截至2023年9月30日，中国广核总发电量为1697.07亿千瓦时，平均到每季度，算上其11.39%左右的增幅，2023年全年发电量最高不超过2300亿千瓦时。
中国最大水力发电公司华能水电，在2023年全年发电1070.61亿千瓦时，同比下滑了4.04%，以上三家在国内发电领域的头部企业一年发电总量之和，仅够Sora一天的百万级用户使用时的耗电量。
2023年，中国是世界上发电量最多的国家，美国排名第二，但美国的发电量不足中国的一半，印度排名第三，但其总发电量只有18380亿千瓦时，和中美发电总量相差较大。以中国和美国的发电总量来看，都很难支撑Sora大模型的全面运行。
以国内三家发电领域头部企业财务数据分析，来看中国未来发电量的可能增长趋势。因三家均未发布2023年年报，相关数据以2023年前三季度为参考。
中国神华以约7360亿元的总市值稳居行业市值第一。2023年前三季度中国神华营收2525亿元，同比增长0.79%，但归母净利润由上一年同期的591.5亿元下滑至482.7亿元，下滑幅度为18.4%。
中国神华净利润的下滑，与毛利率和净利率的下滑有直接关系。2023年前三季度中国神华的毛利率为35.14%，在近9年同期，仅高于疫情期间的2021年前三季度的32.46%，和疫情前的2016年至2019年同期超过41%的毛利率相比，下滑幅度明显。22.29%的净利率相比上一年同期的27.61%下滑了5.32个百分点。但中国神华在2023年的发电量同比增长11%，高于营收增幅。
中国广核在2023年前三季度，营收598.4亿元，同比增长2.44%；归母净利润97亿元，同比增长10.36%，实现了营收和净利润双增。其中归母净利润增幅为近三年同期新高。而归母净利润增幅远高于营收增幅，得益于净利率的提升。2023年前三季度，中国广核的毛利率为39.98%，相比上一年同期提升2.67个百分点。净利率则由去年同期的22.41%提升至25.58%，提升了3.17个百分点。
华能水电2023年前三季度营收181.4亿元，同比下滑2.85%。归母净利润67.04亿元，同比增长5.21%，但相比上两年同期的11.85%和31.05%的增幅，有所下滑。同期毛利率由60.07%微增至60.56%，净利率39.94%，提升了2.58个百分点。
在现金流方面，中国广核在2023年前三季度为106亿元，华能水电为23.78亿元，中国神华的现金流则高达1046亿元。三家发电头部企业都没有资金方面的压力。
如今人工智能只有少数几个国家在大力推进，其“吞金兽”的本质让很多国家望而却步。目前人工智能进展最快的当属美国和中国，但以后期耗电量来看，美国的发电量或不足以支撑用电需求，中国目前的发电量比美国多出一倍有余，而中国的发电总量是在以10%的速度增长，美国则是出现一定程度的下滑，此消彼长之下，中国人工智能领域的发展或优于美国。
中国的能源结构不仅仅为数字技术提供了可靠的支持，更为国家的可持续发展奠定了基础。在数字化浪潮中，能源结构的优越性将成为国家在全球竞争中的独特优势，为中国在AI领域取得领先地位提供了有力支持。
当然最终决定的还是两国能否解决人工智能大模型高耗电的缺口，现在解决方案只有两个，要么大量发电，满足需求，要么就是优化人工智能大模型成本，将高耗电降下来。至于后续如何发展，BT财经将持续关注。