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“令人意外的是AI的主流能源将是天然气，有远见的投资者应该长期买入相关天然气股”
（本文编译自知名能源和资源投资分析机构Goehring & Rozencwajg近期的分析报告）
AI的主流能源将是天然气，牛市可期
我们相信北美天然气市场已到了转折关口，天然气的牛市很快将会满血复活。
实际上我们近十年来一直保持谨慎立场，然而在2020年第一季度亨利枢纽天然气价格为1.43美元/mcf(千立方英尺)时，我们开始看多，我们认为牛市开始了。
天然气的暴涨暴跌
2022年夏季，由于俄乌冲突引发了人们对全球天然气短缺的担忧，亨利枢纽的天然气价格飙升了6倍多，最终达到9.68美元/mcf。然而连续的暖冬和美国液化天然气出口设施的火灾中断了牛市，天然气价格回吐了全部走势，跌至接近2020年6月低点水平。
现在写一篇看涨天然气的文章似乎是一个奇怪的时机，但和在2020年春季在天然气上涨553%之前做出看涨判断也一样奇怪。我们的研究表明，这次反弹可能会更强劲。
对天然气的看空情绪在2024年第一季度达到顶峰。由于2023-2024年北美冬季比正常情况温和，与2011-2012年极其温暖的冬季差不多，供暖需求不足导致价格大幅下跌。亨利枢纽交割的天然气下跌30%，三次突破1.50美元/mcf，最终于3月26日触底至1.48美元。
在过去25年里，天然气仅有五次跌入2.00美元以下，包括现在。从很多方面来看，3月份对天然气的悲观看空情绪是历史上最浓重的。今年天然气价格达到1.48美元/mcf，而石油价格为每桶81美元。一桶石油所含的能量是每mcf天然气的6倍，但WTI的交易价格却是天然气的52倍，以能源当量看，天然气折价近90%。
页岩气已繁荣不再
和2012年相比，投资者的悲观程度相差无几，但如今的北美天然气市场已经大不相同了。2012年页岩气繁荣迎来了美天然气产量空前的激增。水平钻井和水力压裂方法相结合，使得独立勘探和生产公司找到了天然气生产的新来源。此后产量以一发不可收之势激增。页岩产量从一个遥不可及的梦想，到2020年成为每天700亿立方英尺的庞然大物。按能源当量计算，页岩气生产的能源比沙特阿拉伯的石油还要多。
页岩气的泛滥淹没了美国市场。尽管公用事业公司尽可能地从煤炭转向天然气，但发电无法吸收多余的天然气。重要的是，美国在此期间的大部分时间都无法出口天然气：第一个出口终端直到2017年才开始运营。由于过剩产量没有出路，北美天然气价格开始与其他地区脱钩，经常以比世界价格低40%到60%的折扣进行交易。
如今的北美天然气市场已经截然不同。页岩年龄似乎正进入衰退的早期阶段，而不再有大规模产量增长的气势。产量仍在逐年增长，但增速已从2012年至2020年间的每年100亿立方英尺/天放缓至目前的仅为35亿/天。
最重要的是，从环比来看，天然气产量极可能在2023年12月达到顶峰。根据统计，2月份产量仍然比12月份低近10亿，这是自2008年以来除新冠之外最严重的非天气因素减缓。
AI数据中心下的需求暴增
最近分析师预测，AI数据中心的激增将带来美国历史上国内天然气需求最显著的增长。
美国将从长期的严重供应过剩转向难得一见的结构性短缺。尽管库存仍然很高，但我们的模型预测天然气库存可能很快达到危险水平。在这种背景下，很难想象美国天然气的价格会维持如今的低水平。
在许多方面，当前的天然气市场都孕育着一场完美风暴：天然气产量正在摇摇欲坠，而需求却即将激增。多年来我们一直警告页岩气增长将会放缓。
我们的模型表明，尽管页岩盆地巨大，但并不是无限的。Barnett和Fayetteville是2000年代中期最先开发的两个页岩气盆地。它们都是急剧上升，突然趋于稳定一段时间之后下降了50%以上。我们的结论是，这两个油田的可采储量一旦开采出一半就达到了峰值。相同的原则适用于其他页岩气盆地。我们曾经警告说转折将发生在2025年，增长届时会开始放缓。现在看来我们太保守了：美国天然气供应可能已经达到顶峰。
美国2月份的天然气产量比12月份的峰值少了近10亿每天。初步数据表明产量下降将会加速。EIA预计6月份页岩油产量将比2月份再下降10亿，我们的模型证实了持续下降。
正如供应量将减少一样，需求预计将激增。最关键的驱动因素是液化天然气接收站容量。未来18个月，随着三个新的国内项目上线，出口量将增加40亿。到2027年中期，预计液化天然气总出口量达到令人难以置信的204亿，而目前的水平还不到120亿，这是美国历史上最大幅度的三年增长。
除出口需求外，在AI数据中心需求激增的推动下，未来几年美国用于电力的天然气消耗量预计将大幅增长。有关生成式AI的能源需求这个话题，来自ThunderSaid Energy的罗伯韦斯特(Rob West)量化了潜在的影响。生成式AI的总能耗是几个相关变量的函数：每年训练的新模型数量、每个模型的复杂性、AI芯片组的能效以及每个训练模型的总查询量。
生成式AI中的杰文斯悖论
尽管解析每个函数超出了本文的范围，一些关键驱动因素仍值得讨论。首先，许多分析师预计能源效率将会提高，从而减缓能源需求的增长。不幸的是，这违反了杰文斯悖论。杰文斯在17世纪观察到，蒸汽机效率的提高不但没有降低需求，反而极大地增加了英国的煤炭消耗。尽管蒸汽机的效率大大提高，但运营成本的降低却促进了蒸汽机的普及，抵消了任何收益并增加了总体煤炭需求。
杰文斯悖论在生成式AI中更为明显。超级计算机的能源效率以每瓦千兆次浮点运算来衡量。尽管自2018年以来已经提高了五倍，但训练AI模型所需的总能量却增加了恐怖的5,000倍。训练GPT-4所需的能量是2022年旧模型的50倍。随着芯片变得更加节能，模型的复杂性呈指数级增长，需要更多的能量来训练。此外不同模型的数量也呈指数增长。大量更复杂的模型使芯片组能效的任何改进都变得无足轻重，我们预计这一趋势将持续下去。
AI的电力需求主力将是天然气
尽管有“绿色”数据中心的说法，但我们预计AI的电力需求将主要由天然气负担，原因有两个。首先韦斯特估计，训练AI模型的成本对用电量的敏感度是对价格的5倍。因此，风能和太阳能固有的间歇性使它们无法成为为AI数据中心供电的可行电力来源。其次，即使光伏太阳能或风能装置发电，以谐波失真来衡量的电力“质量”也不适合用于训练和查询AI模型。因此，我们认为AI的广泛使用必须通过煤炭、天然气或核能来满足。美国不太可能批准新建燃煤发电，而新建核电站的交付时间太长，无法满足未来几年的需求。因此，天然气应该是2030年末AI普及的主要受益方。
人们已经感受到了AI不断增长的电力需求。2024年5月，Dominion宣布位于弗州的新AI数据中心需要数千兆瓦的电力，相当于几个大型核电站的电力。两家最先进的小型模块化核反应堆公司Terra-Power和Oklo分别得到了比尔盖茨和山姆奥特曼的支持。我们预计这些技术至少要到2030年末才会推出。在此期间，天然气需求将会激增。
尽管估计有所不同，韦斯特认为到2030年将需要150GW的AI数据中心，每年消耗1000TWH。假设全球数据中心容量的40%安装在美国，AI数据中心将消耗400TWH的电力，代表美国历史上燃气发电容量的最大增幅。
我们认为，从现在到2030年，美国天然气需求将以历史上最快的速度增长。与此同时，天然气产量似乎已达到顶峰。如果我们的模型是正确的，那么历史上最显著的天然气需求增长将在产量开始下降时发生。
我们相信天然气相关股票具有很好的价值。自2023年初以来天然气股票的表现虽然明显好于天然气价格，但其估值仍然极其低迷。
我们相信北美天然气将与全球价格趋同，目前为每立方英尺10美元。在经历了两个连续的暖冬之后，投资者极度悲观，但忽视了目前正在发生的供需变化。这是我们记忆中最不对称的投资。投资者应注意“AI+天然气”给管道公司带来意外风口，过去一个月，天然气管道股是能源行业表现最好的板块，优于石油生产商、炼油商，甚至超过了埃克森美孚等大企业。主要原因和电力股一样，是被人工智能的风口带起来的。数据中心看来光靠核能远远不够，还需要天然气，送天然气的管道运营商很可能从中受益，其牛市周期可能刚刚开始。
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