AI和未来能源-天然气

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随着AI的耗电增大,中国未来电力需求增长确定性很高。提高电力供应可选项:。1.批新的煤电站:这会导致碳中和目标遥遥无期,可能性低,而且在煤价不降的情况下,煤电成本相对风电优势会逐步消失。2. 批新的核电站:平均建设周期高达7年,不够灵活,来不及应对近期需求,而且选址地点有限,居民恐核会反对建设。3. 批更多风光:这个可能性最大,但风光必须配套调峰电源。风机某天提供100%电力,但下一天只剩50%,这就需要其他备用电源(包括锂电池、抽水蓄能、燃气机、氢能源)。

储能和调峰里面。我认为储蓄、燃气机、电池会长期共存。

1. 锂电池储能:缺点非常多,大部分配套的储能时间都只有几个小时,再长的话很贵,不足以独立提供稳定电源。而且中国锂资源严重依赖进口,目前中国进口锂资源约占锂总需求的70%,进口依赖度远高于天然气。优点仅仅只是无CO2和部署快。

2. 抽水蓄能:主要缺点是,建设周期过长,平均大约10年,而且初期投资很大(同容量初始投资几乎是天然气电站两倍),选址有要求。优点是建成后运营成本低,无CO2

3. 天然气机:优点是部署快,建设快,平均建设周期约3年,初期投资低(初始投资大约只有同容量煤电站和抽水蓄能的一半)。缺点就是有CO2(但CO2排放比煤低50%),和燃料费略高。其中CO2排放可以通过碳捕获进一步降低。而且天然气电站由于排放物简单,碳捕获难度要低于煤电站,天然气站可以很容易捕获高纯度CO2进行统一处理,而煤电站还要处理其他杂质。燃料费上,由于天然气主要供应工业需求,且中国工业用电占到总用电70%左右,而工业用户(尤其是AI中心)对电价敏感度低一些。加上燃气机在数据中心主要作为辅助,或者仅作为应急备用电源,并非全程运行,因此天然气单价虽高但整体完全在可接受范围中国天然气资源相对丰富,进口依赖度基本可以维持在50%以下。

因此,随着风光占比越来越大,天然气也越来越重要。

为什么AI是耗电大户

美国电力公司DOMINION说,光在virginia州,新建的未来AI中心就可能需要几个核电站(几GW)来供电。假设2030全球AI中心年耗电量1000TWH,如果中国占40%的话是400TWH,约占现在全国年总耗电量4.3%。

AI耗电主要在训练和部署(推理、搜索)上。

有人会觉得随着芯片制程越来越先进,每瓦性能会越来越高,进而降低能耗。实际是反过来,能耗越来越高。首先随着制程越来越接近1nm,制程升级导致的能效比提升越来越小,甚至开始完全消失。比如苹果最新的3nm芯片,最为明显,制程提升几乎没有带来任何能效比提升。有人问,那为什么还搞新制程?原因是用集成度换性能,只要单位面积能塞入更多晶体管,哪怕每瓦性能完全没提升,也能换来更高性能。因为最重要的是性能,所以未来芯片厂只能用能源换性能,而不是用效率换性能。因此,由于芯片的效率提高往往跟性能提升完全不成比例,单芯片能耗反而不断爆炸式增长。在训练端,有人算过,AI超级计算机算力6年内只提升了5倍的每瓦性能,但训练单个模型总能耗却提升了5000倍,一个是芯片集成度提升、集成后本身能耗提升,二是模型比以前更大更复杂。

在用户端,熟悉GPU的人会发现,这10年来,单GPU功耗增长惊人。2014年发布的GTX980功耗TDP165W,而2022年发布的4090 tdp达450W,因为台积电制程现在每前进一步导致的效能提升越来越低。在推理部署上,目前我们的日常电脑搜索任务还是以非AI为主,未来大部分搜索都会基于AI模型,每次搜索都需要大量计算。AI导致每搜索能耗提升6倍。目前西方的IT公司正在大规模推进所有客服、办公AI化,未来每个大公司(包括银行等)都会训练自己两套内部gpt模型,一个是针对客户,一个针对员工。

中国天然气为什么跟煤有本质区别?

最主要区别是,煤的海运费只占原煤成本的20%最多。而美国天然气经过液化、海运、陆运、再气化后中间运输处理成本占到原气成本的200%左右。3美元的美国天然气到中国天然气站后实际成本可达9美元,折合油价54美元一桶,折合中国天然气价约税前2.3人民币每立方米。煤供应的问题是,世界是互通的,海运很便宜。有电力专家说,我国东部低成本煤炭资源枯竭,因此未来港口长协价不会低于1000人民币,但仔细想想这逻辑有漏洞。澳洲5500煤成本500,加上运费和税,运到中国等效煤价范围基本在720附近。而且5500可以跟印尼便宜低卡混成优质动力煤,成本很低。南非、美洲那里如果有多余的煤随时都可以运进来,南非和美洲以前主要供应欧洲,如果欧洲不要,迟早要来亚洲。但天然气没法这么运。天然气运费远高于煤而且出口吞吐非常有限。中国天然气基本不需要看国际供需,可以看成本地内循环市场。因此天然气供应上天然是优于煤的,中国永远都是缺天然气,永远不存在过剩问题,无非缺多和缺少问题。目前国家战略规划是天然气进口依赖不高于50%即可,在这个范围内都可以发展气电。

$中国海洋石油(00883)$ $英伟达(NVDA)$

全部讨论

天然气和煤的类比这块其实有误。天然气从俄罗斯进口的管道气,未来成本会很低,但管道气未来不足以满足需求,所以最终天然气的市场化价格得取决于供需平衡时的边际成本。
煤炭也是类似,国内中东部煤炭衰竭,造成的结果就是煤炭的进口依存度上升,市场化价格取决于边际成本。事实上当进口依存度提高后,海外的边际成本完全无法决定进口价格,铁矿石就是例子。

外行了,理论脱离实际,建议问下电力系统的专业人士,尤其是电力设计院的

06-10 09:42

天燃气技术路径不好,还是要产生二氧化碳。风光自然能源+固态电池存储的路径更好。这个路径可以家用,不需要电网输电,不需要天燃气。也可以工业和AI用,类似MEGA-PACK。还可以EV用。在核聚变系统出来前,应该走这个路径。

工业用气下游非常分散,以传统制造业为主,比如纺织、陶瓷、造纸、建材等,能源价格能占他们成本的20%或更多,他们对于价格非常敏感,对价格不敏感的新能源、电子等新产业现在还不是工业气主力。气电厂长期亏损,对于气价比工业用户更加敏感,20年那会1.5的气价才能大发,有钱的长三角、珠三角地区情况好一点。如果LNG到岸价2.3,加上气化和外输费、燃气公司的输配气价格和税费,终端价格能超过3块,对于大部分工业用户,这个价格还是太贵了。

06-10 17:18

最大的备机能源是煤电

06-10 04:01

异想天开

06-09 22:57

天然气在中国较长时间内不会过剩

06-09 21:41

。澳洲5500煤离岸价应该是100美元以上

06-09 21:26

澳洲煤只能成本价卖给我们?