数据中心耗电惊人，低收入及农村居民为此买单

作为人工智能的引擎，大型数据中心消耗的电力可能相当于中型城市，这给电网带来压力，并促使美国能源基础设施进行昂贵的升级。新研究发现，居民，尤其是低收入和农村居民，正在不成比例地承担这些成本。

这项发表在 11 月 9 日《Nature Energy》上的研究，分析了 2020 年至 2025 年间美国四大主要电网的能源需求增长和基础设施项目，发现数据中心推高了批发能源价格，且平均仅支付了与其增长相关的 38% 的基础设施成本——即 2025 年 82.5 亿美元账单中的 31.2 亿美元。

其余的 51.3 亿美元，即 62%，主要由居民承担，其中收入最低的家庭面临额外的能源成本，占其收入的最高可达 28%。

“我们试图回答一个非常简单的问题：随着数据中心的蓬勃发展，谁在为此扩张买单，谁又在受益？”康奈尔大学工程系能源系统工程 Roxanne E. 和 Michael J. Zak 教授 Fengqi You 说道。“这不仅仅是一个能否产生足够电力的问题，而是关于支付电网费用的规则是否跟得上谁在推动新需求。”

这项研究是对数据中心开发如何影响基础设施增长以及成本如何在社区间分配的首个多区域、长期评估。此时正值数据中心建设热潮。

研究人员发现，能源基础设施项目中的输电投资从 2020 年的 20 亿美元增加到 2025 年的 340 亿美元，其中数据中心推动了大部分增长。随着增长加速，从地方社区到州政府再到国会，关于谁买单的争论一直在持续；预计到 2030 年，数据中心将消耗美国 8% 到 17% 的电力，其中 70% 到 80% 归因于人工智能。

作为第一作者和博士后研究员 Cheng Feng，You 还研究了数据中心的经济效益，发现每吉瓦的数据中心容量可以在整个经济中创造 15,000 个工作岗位，平均有 2,700 个工作岗位直接与数据中心相关（尽管不一定都在现场）。

“在目前很多讨论中，人们要么完全支持数据中心，要么完全反对，”You 说，他是康奈尔大学可持续性人工智能倡议的主任。“但既有收益也有成本，最终的关键问题是如何平衡这些权衡。”

分担电力基础设施的成本

该团队分析了来自 4,000 个现有和拟建数据中心的数据，以及电价记录、公用事业公司的费率申报、输电线路规划以及联邦家庭和就业数据。他们研究的主要电网涵盖了数据中心最集中的地区，包括旧金山湾区南部、达拉斯-沃斯堡周边的北德克萨斯州、中西部以及包括弗吉尼亚州北部在内的中大西洋地区，后者是目前已建成数据中心最集中的地区。

研究人员发现，各州针对数据中心的激励措施提供了投资回报，尽管情况不一。例如，加利福尼亚州每投入 1 美元就能带来 180 美元的工人收入，而弗吉尼亚州每投入 1 美元则增加了 2 美元的收入。研究人员确定，现有合格劳动力的存在比激励支出的金额更能预示高回报。

数据中心还推高了批发电价，即公用事业公司在将电力输送给家庭之前支付给区域电力市场的费用。在最受影响的枢纽，到 2025 年，数据中心增长将使这些价格提高近 10% 或更多。在弗吉尼亚州，成本上涨了 15%，而在加利福尼亚州南部湾区，上涨了 20%。

相比之下，研究人员发现，在数据中心建设受到限制的纽约州和新英格兰地区，居民并未因数据中心扩张而看到明显的价格上涨。

“我认为这意味着我们在纽约已经处于一个很好的起点，可以思考下一步，” You 说道。“经济效益、就业效益、投资、公平分摊成本——这些是我们需要考虑的维度和权衡。”

一个关键问题是，目前新基础设施项目的成本是如何分摊的：这种分配通常基于过去的能源消费模式。

“这有点像先有鸡还是先有蛋的问题，” You 说道。“因为如果你要建设一个数据中心，你就需要扩建这种电力基础设施。否则，就没有电力供其运行。但在它们建成之前，它们并不使用能源。所以，在这种依赖过去消费的模式下，家庭最终承担了大部分基础设施成本。”

许多农村和低收入居民看到了比例更高的账单；承担高能源负担（即能源支出占收入超过 6%）的农村家庭比例比城市居民高出 76%。作者引用的一项全国调查发现，农村居民使用 ChatGPT 等 AI 工具的可能性也低于城市居民。

研究人员表示，对电费账单的影响也具有广泛的地理覆盖范围。例如，新泽西州、宾夕法尼亚州和俄亥俄州的居民正在帮助支付与弗吉尼亚州数据中心增长相关的电网升级费用。

“你不必住在数据中心旁边就能帮助支付其电力基础设施的费用，” You 说道。“电网连接着各州的社区，而成本分摊规则则在财务上将它们联系在一起。”

You和Feng利用数据洞察，建议调整成本分摊规则和策略以减轻负担。在所有四个地区，他们发现，如果数据中心在每年该地区的22个高峰需求时段削减用电量，将能缓解电网压力，并最大限度地减少扩容需求。拥有多个数据中心、且往往位于不同州甚至不同国家的科技公司，可以在高峰需求期间将运营转移到另一个地区。

“这是可行的，挑战更多在于实施，”You说。“需要协调，但更好的协调能带来明确的好处。”

各州也可以根据数据中心新增的需求直接向其收费，或者设立项目，例如明尼苏达州最近通过的一项法律，将资金定向用于低收入家庭，以抵消较高的能源开支。税收激励措施也可以与创造就业和增加工资挂钩，以确保这些收益。