電子發燒友網報道（文/黃山明）就在不久前在達沃斯舉行的世界經濟論壇上，來自政界和商界的領導者紛紛發表了自己的看法，其中AI成為最關注的話題，而與AI密不可分的則是電力問題。

并且隨著AI背后設施的建設，以及為GPU及專用AI芯片供電和散熱的整套數據中心基礎設施，都在加大電力供應的需求。以美國為例，目前電力系統在多個關鍵地區已經開始吃緊，而未來3-5年存在實質性瓶頸和風險，或許即將掉入“斬殺線”。

AIDC的爆炸式增長對美國電網構成嚴峻挑戰

電力作為當前社會必不可缺的能源，是工業、醫療、交通、消費的基座。而AI的發展帶來了電力需求的爆炸式增長，以AIDC為例，本身就是超大規模的算力集群，單體100MW起步，規劃有望到GW級，且是24小時不停運轉。

資料顯示，一臺包含8塊H100的AI服務器典型功率在5600W左右，高負載可以達到10000-14000W。這意味著一臺AI服務器，在連續滿負荷運行時，一年就會消耗掉50000-120000kWh電，一個萬卡集群，差不多就是一個中型工廠的用電水平。

而想要訓練一個超大模型，集群通常會連續跑1-3個月，甚至更長的時間。而在推理階段，雖然不是每臺機器都會100%跑滿，但面對用戶的海量需求，累計起來也會非常可觀。盡管有些能效高的架構可以壓低消耗，例如GPT4o，能把每次對話耗電壓到0.3Wh左右，但如果用戶量翻幾十倍，總用電仍會快速攀升。

并且數據中心配套的設施，都需要大量的電力，包括制冷、供電損耗、照明、安防監控、網絡設備等等，換算一下，如果芯片用1度電，那么這些基礎的配套設施就可能再用0.5-1度電。

據DOE/LBNL的數據顯示，美國的數據中心在2024年占全國用電約為4%，2028年可達6.7%-12%，而到了2030年前后，可能會翻倍甚至更多。

數據顯示，當前美國總發電容量約1200 -1300GW，年用電量約4000TWh。以最大的電網PJM為例，這家公司的可用發電能力約為180.8GW，而2026年冬季歷史峰值需求預測的數據是144.5GW，從賬面上來看，電力其實是夠用的。

但問題是電力分配不均，以全球最大的數據中心集群所在地的北弗吉尼亞州為例，單一區域消耗多個中等國家級別的電力，PJM在這個州容量拍賣的價格在2025-2026年暴漲了833%，而核心原因就在于AI數據中心搶占了長期容量。


為此PJM甚至發出了警告，由于數據中心的接入速度遠大于發電建設速度，如果不更改規則，在2027年前后可能會達不到可靠性的標準，并且在冬季、夏季用電集中的時候可能出現輪流限電風險。

美國的佐治亞州已經開始“踩剎車”，暫停了新數據中心審批至2027年，原因并不是環保，而是電價的上漲，電網被AI所擠占，成本卻由居民和傳統工業所承擔。

美國電力硬件陷入“斬殺線”

暫緩數據中心建設只是權宜之計，更致命的是美國電力設施的硬件情況。尤其是在AI時代，電網正在面臨著前所未有的結構性挑戰，例如GPU集群啟動時產生毫秒級功率階躍，遠超傳統工業負荷的緩變特性。并且AI訓練需全年無休、滿負荷運行，無法像普通IT負載那樣削峰填谷，這些都對電網硬件是個巨大挑戰。

首先是美國大量的輸電設備服務老舊的問題，平均服務年齡已經達到了40-50年，并且由于美國繁復的審批機制，導致新建或者升級的變電站周期達到5-8年，而高壓輸電線更是達到10年以上。

此外，行業數據顯示，2025年大型電力變壓器短缺約為30%，配電變壓器短缺也達到了10%，預計2026年也會延續這一情況。另一方面，市場中的大型發電機升壓變壓器（GSU）平均交期已經達到了近3年，而普通電力變壓器也達到了兩年半左右。

這就導致從2019年開始，電力變壓器的成本上漲了77%，GSU上漲了45%。直接的影響就是數據中心無法及時接網，許多項目被迫自建發電或延期，電網現代化整體卡殼。

而其他的如電路斷路器、電纜、開關設備等同樣交付延誤，部分達到了44周以上，價格也上浮了40%-50%左右。進一步放大了美國電網的擴容難度。

并且AI數據中心對電力需求極大，但傳統硅基功率器件轉換效率僅90-95%，導致大量電能以熱形式損失，實際加劇了電網負擔。預計到2028年，美國數據中心功率缺口達45 GW，到2033年可能更高。采用第三代功率半導體，如SiC、GaN可以將效率提升至98%以上，可減少5-10%的電力需求，并降低冷卻負荷。

因此對于功率半導體器件而言，將是最好的機會，例如SiC MOSFET和GaN HEMT就是解決數據中心/電網效率問題的核心，用于電源供應單元（PSU）、UPS、DC-DC轉換、逆變器等，能大幅降低損耗和熱量。

中國的三安光電、華潤微、比亞迪半導體等近年來產能擴張迅猛，在汽車級、工業級SiC/GaN器件上已占全球顯著份額，成本比歐美低30-50%，未來中國出口或通過第三方供應鏈進入美國市場從而獲益。

此外在變壓器方面，中國是全球最大變壓器生產國，2025年，中國變壓器出口額達到約646億元人民幣，同比增速接近36%。中國在干式、油浸、自耦、整流等類型變壓器上產能大，能做超高壓/特高壓（750 kV/1000 kV），也能做中小型配電變壓器。同時部分廠商已具備美標（IEEE/ANSI）、UL等認證經驗，可進入北美市場。

數據顯示，北美中壓開關設備市場規模2024年約92億美元，預計2033年達158億美元，年增速約6.2%。但美國本土在大型變壓器、配電設備、功率半導體和電力電子模塊等領域的產能有限，最明確的表現就是交期拉長、價格上漲。

而中國在儲能變流器、大功率逆變器、工業級電源上已經達到全球領先，可以有效填補美國的設備缺口。但問題就在于此，美國一邊實施高關稅乃至更多限制政策，同時推動本土建廠，即限制了中國企業進入，同時也推高了美國本土電網建設的成本，疊加美國新建產能的漫長周期。種種矛盾之下，美國即將陷入電力“斬殺線”。

寫在最后

近期，TikTok美國數據安全合資有限責任公司在社交媒體平臺X發布聲明稱，正努力解決由美國數據中心合作伙伴站點斷電引發的重大基礎設施問題，聲明稱，用戶可能仍會遇到一些問題，例如加載速度較慢、請求超時，以及帖子瀏覽量或點贊數顯示為零等錯誤。

在1月底，美國媒體報道，受到強冬季風暴已導致美國14個州多人死亡，這場風暴令美國中部和東部大片地區被暴雪、冰災與低溫籠罩。報道時全美仍有超55萬戶家庭和企業處于斷電狀態。

與此同時，在風暴影響下，全美最多時約81萬戶用戶遭遇停電。這就導致美國電力現貨批發價格飆漲至每兆瓦時200美元左右，甚至有的部分地區一度突破每兆瓦時3000美元，狂飆1400%。

美國電力硬件危機短期內，仍難以根本緩解，這會持續推高對高效功率半導體和電網設備的全球需求。中國在SiC/GaN等先進功率器件上的產能與成本優勢最明顯，有望通過直接出口、OEM或全球供應鏈獲益，尤其數據中心效率升級已成為剛需。但地緣政治風險的不斷增加，讓這些問題都成為了日積月累的弊端，導致電力的“斬殺線”越來越近。