AI 背后的数据中心：耗电、耗水，我们该如何平衡算力与环境？

发布者：: 陈岑

分类：: 留学指南

2026-10-17

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最近，越来越多人开始关注 AI、数据中心对气候带来的影响。一项调研显示，超过半数美国人十分担忧 AI 带来的环境负担，不少民众支持相关政策，例如要求数据中心使用清洁能源、承担电网升级的相关费用。

芝加哥大学计算机科学教授 Andrew A. Chien，曾担任英特尔研究院副总裁，长期研究计算领域的可持续发展。在访谈中，他围绕数据中心的常见疑问，分享了自己的观察与思考。

什么是数据中心？

简单来说，数据中心就是装满计算机的房间或者建筑。规模差异很大，小到一间机房、一栋小楼，大到占地数英亩的大型建筑群，也可以是摩天大楼里的几层空间。

可以这么理解：互联网就 “栖息” 在数据中心里。我们日常使用的云服务、照片存储、社交媒体，以及当下火热的 AI 对话工具，全部依托数据中心运行。

AI，正在改变数据中心的用电需求

传统网页搜索，只是检索互联网上已有的信息。但当我们向 AI 聊天机器人提问时，系统需要完成超算级别的数值运算来生成回答。单次交互就接近万亿次浮点运算，计算量远大于普通网页检索。这也意味着，AI 相关服务，会产生巨大的电力消耗。

数据中心规模大小不一，体量最大的可以达到 10 吉瓦，绝大多数中小型数据中心的功率在几十到几百兆瓦区间。算力需求正在呈指数增长。按测算，2025 年，美国数据中心用电量占全国总发电量的 5%；预计 2030 年占比达到 15%；到 2040 年，这个比例会来到 50%，而这还属于保守预估。

除了耗电，数据中心为什么还要用水？

设备持续运行会产生大量热量，需要散热，把热量排放到空气中。蒸发冷却是一种效率较高的散热方式，通过向空气中喷水实现降温。早年有人把这种方式叫做 “德州空调”。

除谷歌以外，多家企业表示新建项目不再采用这套冷却方案。但目前仍有大量存量数据中心在使用蒸发冷却。理论上这些设施可以改造，但受成本限制，企业并没有主动推进改造。

有没有办法让数据中心更环保？

Andrew A. Chien 的团队研究发现，存在多种降低环境影响的路径。

一种思路是 “数据中心弹性调度”。在电网负荷较低，或者风电、光伏产生富余清洁能源的时候，增加算力任务，或者给本地储能电池充电。这样可以避开用电高峰，减少数据中心对电网峰值压力的冲击，而用电高峰往往是电力与基建成本上涨的主要原因。

团队还提出了一套名为 “Middlebox” 的方案：在数据中心旁配套小型能源站。一方面保障算力稳定运行，不用受限调整计算任务；另一方面，这套组合设施能够降低电网峰值负荷，在风光电力富余时增加消纳。测算显示，多数场景下企业采用这套方案还能获得收益，可以拿到更优惠电价，避开高峰时段的额外电费。技术和经济层面都具备落地条件，但行业落地进展缓慢，部分企业甚至针对监管举措发起诉讼。

数据中心，能给当地社区带来什么？

相比汽车工厂，甚至同等面积的商铺，数据中心能提供的就业岗位并不多。建设完工之后，当地很难感受到明显的经济红利。

一些大型数据中心企业的开发方式，容易引发居民抵触。常见操作是进入城镇洽谈项目，先要求地方官员签署保密协议，等项目敲定之后，当地居民才知晓消息，往往感到意外和不满。部分协议的保密条款会延续到运营阶段，多年之内，甚至永久不会对外公开项目相关的优惠条件、许可细则。教授建议禁止这类保密协议，项目全部信息对外公开，缩小信息差，促使企业争取社区的支持。

另外还有一个容易被忽略的点：数据中心不必修建在居民不愿意接纳的区域。现代光纤网络，可以让信号在 15 毫秒内跨州传输。在美国境内，数据中心可以选址在任意地点，为全国用户、企业提供 AI 算力。