缺電、缺水、缺人還搶地！美國數(shù)據(jù)中心建設狂潮面臨阻力

人工智能革命驅動的數(shù)據(jù)中心建設熱潮正在遭遇現(xiàn)實阻力。從電網(wǎng)容量、水資源到技術工人，再到與住宅開發(fā)的土地爭奪，這場由微軟、Alphabet、Meta和亞馬遜等科技巨頭主導的基建狂潮面臨多重制約，執(zhí)行風險正在上升，可能拖累市場對AI投資回報的樂觀預期。

高盛分析師Brian Singer近期與微軟數(shù)據(jù)中心高級開發(fā)團隊前首席工程師Mark Monroe的對話揭示了三大關鍵瓶頸：電力仍是最緊迫的近期制約因素，水資源壓力迫使行業(yè)轉向能耗更高的冷卻技術，而技術工人短缺可能成為下一個門檻。Monroe警告稱，到2030年，美國需要新增超過50萬名制造、建設、運維和輸配電工人才能滿足數(shù)據(jù)中心電力需求。

與此同時，科技巨頭正在美國多地以史無前例的價格搶購土地，直接擠壓住宅開發(fā)。據(jù)華爾街日報報道，亞馬遜去年11月斥資7億美元在弗吉尼亞州購入住宅開發(fā)商Stanley Martin數(shù)年前僅以5000多萬美元購得的部分地塊。在北弗吉尼亞州，一度售價數(shù)萬美元一英畝的農(nóng)村土地如今報價超過300萬美元，住宅開發(fā)商根本無力競爭。

這場建設狂潮能否持續(xù)，關系到當前宏觀敘事和科技股估值的核心假設——即數(shù)據(jù)中心投資能夠轉化為可衡量的生產(chǎn)率提升并支撐多年增長。但供應鏈瓶頸、基礎設施制約和社區(qū)反對正在累積，可能令過度樂觀的預期落空。

電力瓶頸最為緊迫

電力供應仍是數(shù)據(jù)中心部署面臨的最關鍵近期制約。Monroe指出，雖然云計算和AI推理工作負載通常需要靠近終端用戶——這導致?lián)頂D市場出現(xiàn)電力短缺，但AI訓練工作負載對地理位置不敏感，正在向有充足電力的偏遠地區(qū)遷移。

靈活負載管理可能釋放部分容量，但采用受阻。杜克大學一項研究顯示，如果數(shù)據(jù)中心接受年均0.25%的負載削減（99.75%在線時間），可新增76吉瓦負載，相當于美國峰值總需求的10%；若接受0.5%削減（99.5%在線時間），可新增98吉瓦。但Monroe表示，這一方案的推廣受到行業(yè)固有的風險規(guī)避文化阻礙——反復開關IT設備令運營商不安，且可能需要更強的財務或監(jiān)管激勵。

現(xiàn)場發(fā)電（Behind-the-Meter）成為昂貴的臨時方案。雖然僅有個位數(shù)百分比的在建數(shù)據(jù)中心申請現(xiàn)場發(fā)電，但Monroe強調(diào)，這些通常是大型數(shù)據(jù)中心，對電力需求影響仍然顯著。這類方案主要部署天然氣簡單循環(huán)發(fā)電機，成本是電網(wǎng)供電的5至20倍。不過考慮到大型AI數(shù)據(jù)中心的巨額盈利能力，采用現(xiàn)場發(fā)電推進項目啟動在經(jīng)濟上仍可行。Monroe稱，部署現(xiàn)場發(fā)電的數(shù)據(jù)中心最終目標是在三年內(nèi)接入電網(wǎng)，屆時要么遷至其他數(shù)據(jù)中心，要么整合并向電網(wǎng)回售電力，或淘汰現(xiàn)場發(fā)電資產(chǎn)。

水資源約束帶來能耗代價

社區(qū)、監(jiān)管和芯片技術進步的壓力正推動行業(yè)轉向更節(jié)水但更耗能的冷卻技術。Monroe表示，在社區(qū)、監(jiān)管和技術壓力加劇之際，行業(yè)正從傳統(tǒng)的高耗水蒸發(fā)冷卻方式轉向更少用水的設計，超大規(guī)模運營商尤其如此。

這一轉變帶來顯著的能效損失。Monroe指出，向閉環(huán)和無水冷卻系統(tǒng)的轉變可能使電力使用效率（PUE）從最佳水平的1.08升至1.35-1.40，意味著能源開銷從蒸發(fā)系統(tǒng)的8%激增至35%-40%。盡管直接芯片液冷和高溫水冷等創(chuàng)新可在更多地理位置實現(xiàn)更高效的熱傳遞，但托管數(shù)據(jù)中心由于客戶群體多樣化且需要在建設早期就確定冷卻架構，可能仍會堅持使用冷水機組設計。Monroe表示，盡管蒸發(fā)冷卻在整體數(shù)據(jù)中心冷卻方案中的份額可能下降，但未來十年冷水機組需求仍將因數(shù)據(jù)中心總容量增長而大幅上升。

技術工人短缺成下一道關卡

Monroe警告稱，技術工人短缺可能成為數(shù)據(jù)中心部署的下一個門檻因素。數(shù)據(jù)中心與普通工業(yè)建筑的區(qū)別在于所需的專業(yè)電氣和機械系統(tǒng)，這使得電工和管道工對數(shù)據(jù)中心建設至關重要。

行業(yè)組織正與技術大學和學院合作開發(fā)培訓項目以彌補這一缺口，并嘗試從初中階段就接觸學生，使技術行業(yè)成為更有吸引力的職業(yè)路徑。據(jù)高盛估算，到2030年，美國需要在制造、建設、運維以及輸配電領域凈增超過50萬名工人，才能部署滿足需求的所有電力。

科技巨頭搶地推高價格

數(shù)據(jù)中心開發(fā)商正以遠超其他用途的價格收購土地，直接沖擊住宅建設。據(jù)華爾街日報報道，Stanley Martin首席執(zhí)行官Steve Alloy五年前準備在弗吉尼亞州Bristow開發(fā)516套新房時，發(fā)現(xiàn)周邊土地正被微軟和谷歌等科技巨頭搶購。到去年11月，該公司將數(shù)年前以5000多萬美元購得的部分地塊以7億美元出售給亞馬遜，成為美國史上最大宗空地交易之一。

北弗吉尼亞州已成為全球數(shù)據(jù)中心之都。該地區(qū)擁有開闊土地、不斷增長的電力基礎設施，以及互聯(lián)網(wǎng)泡沫時期鋪設的密集光纖網(wǎng)絡。勞登縣（Loudoun County）是被稱為"數(shù)據(jù)中心巷"的設施集群所在地，全球最大科技公司也沿95號州際公路向南進入威廉王子縣（Prince William County）。

土地價格飆升令住宅開發(fā)商無力競爭。在北弗吉尼亞州，開發(fā)商向土地所有者發(fā)出信函，報價高達每英畝100萬美元。一些曾以數(shù)萬美元一英畝售出的農(nóng)村土地如今售價超過300萬美元。在芝加哥附近的數(shù)據(jù)中心樞紐Elk Grove Village，Stream Data Centers于2024年以每棟近100萬美元的價格買下并拆除了一個55戶住宅小區(qū)，建設三座總計210萬平方英尺的數(shù)據(jù)中心。在達拉斯附近的67號美國公路沿線，三年前售價每英畝2萬至4萬美元的土地，如今某些地段已躍升至超過35萬美元。住宅土地開發(fā)商Scott Finfer表示，"住宅建筑商根本不可能讓這些數(shù)字成立。"

展望未來，關鍵問題是美國能否維持數(shù)據(jù)中心資本開支的持續(xù)激增，考慮到這些建設已深深嵌入宏觀敘事和科技股估值之中。投資論點假設持續(xù)建設將轉化為可衡量的生產(chǎn)率提升，進而帶來多年增長。但執(zhí)行風險歸根結底取決于核心組件、電網(wǎng)接入和相關供應鏈瓶頸等關鍵投入和基礎設施，這些因素可能減慢建設并挫敗過度樂觀的預期。