استثمار الطاقة في عصر الذكاء الاصطناعي، كيف يخطط مديرو الصناديق العامة؟

文丨韦钰    编辑丨张桔

من منظور استثماري، من المتوقع أن تشهد أنظمة الطاقة الفائقة، وشبكات التوزيع، والمحولات، ومصادر الطاقة ذات الجهد العالي، والمحولات الصلبة، والأنظمة التخزينية، ومقاييس الكهرباء والأجهزة الذكية فترة طويلة من الازدهار.

قد تكون هذه الصورة مولدة بواسطة الذكاء الاصطناعي.

منذ عام 2026، شهدت القطاعات المتعلقة بالطاقة، بما في ذلك توليد الطاقة ونقلها وتوزيعها وتخزينها، قوة دافعة عامة، وهذا مرتبط بالتغيرات الأساسية في الصناعة بشكل كبير. إن بناء الذكاء الاصطناعي يحول “قوة الحوسبة” إلى نوع من “الحمل القاسي” مثل الصناعات التقليدية؛ في حين أن الطلب على قوة الحوسبة يعيد تشكيل منحنى طلب الطاقة العالمي ودورة استثمار البنية التحتية للطاقة.

وفقًا لتوقعات السوق الحالية، من المتوقع أن يتوسع الطلب على الطاقة لمراكز البيانات (لا سيما مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي) بمعدل نمو مزدوج الرقم عالي في السنوات القادمة، مما يؤدي إلى تغييرات نظامية في استهلاك الطاقة، والذروة الحملية، وبنية الأحمال. هذا الطلب الجديد يدفع توليد الطاقة، والشبكات، ومعدات الطاقة، والتخزين، بالإضافة إلى المعادن “المعتمدة على الحوسبة” مثل النحاس والألمنيوم للدخول في دورة ازدهار طويلة ومتوسطة الأجل جديدة.

بالنسبة للخطوط الاستثمارية، يمكن تلخيصها في “ثلاث طبقات وثلاث خطوط”: الطبقة العليا، إعادة تسعير الكمية والسعر والبنية في جانب المرافق العامة؛ الطبقة المتوسطة، “دورة رأس المال الفائقة” لمعدات الشبكات ومصادر الطاقة - من المتوقع أن تشهد أنظمة الطاقة الفائقة، وشبكات التوزيع، والمحولات، ومصادر الطاقة ذات الجهد العالي، والمحولات الصلبة، والتخزين، ومقاييس الكهرباء والأجهزة الذكية فترة طويلة من الازدهار، بالإضافة إلى توسع مرونة المعدات الصينية في الخارج. الطبقة الأساسية، “علاوة الحوسبة” للموارد والمواد - من المتوقع أن يؤدي استثمار مراكز البيانات وشبكات الكهرباء إلى ارتفاع كبير في الطلب الهيكلي على المعادن الصناعية مثل النحاس والألمنيوم، مما يدفعها من كونها “سلع دورية” إلى “أصول استراتيجية”.

ضمن هذه الفرص الثلاث، نعتقد أن الطبقة المتوسطة والأساسية قد تكون أكثر مرونة، وستصبح الاتجاهات الرئيسية التي يجب مراقبتها في عام 2026.

الذكاء الاصطناعي يعيد كتابة منحنى الطلب العالمي على الطاقة

على مدى السنوات القليلة الماضية، قد تكون تركيزات المستثمرين على الذكاء الاصطناعي منصبة أكثر على قوة الحوسبة والنماذج الكبيرة. ولكن مع زيادة الاستثمار في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، اكتشف الجميع أن الذكاء الاصطناعي لديه حاجة هائلة للطاقة. نعتقد أن الطلب الكبير على الطاقة من الذكاء الاصطناعي قد يكون في طريقه لإعادة كتابة منحنى الطلب العالمي على الطاقة، حيث أن استهلاك مراكز البيانات للطاقة ينتقل من “فضلات” الطلب التقليدي إلى “محرك رئيسي”.

وفقًا لتقديرات الوكالة الدولية للطاقة (IEA)، من المتوقع أن يرتفع استهلاك الطاقة لمراكز البيانات والذكاء الاصطناعي من 460 تيراوات ساعة في عام 2022 إلى 620-1050 تيراوات ساعة بحلول عام 2026، مع معدل نمو سنوي مركب يبلغ 9.6% - 22.9%. بينما تشير مجموعة أخرى من التقديرات إلى أنه بين عامي 2030 و2035، من المتوقع أن يصل استهلاك الطاقة لمراكز البيانات العالمية إلى حوالي 20% من إجمالي الطلب العالمي على الطاقة، مما قد يشكل ضغطًا كبيرًا على الشبكات الحالية. خلال هذه العملية التوسعية، ستمثل قوة الحوسبة الناتجة عن الذكاء الاصطناعي الجوهر المطلق لزيادة الاستهلاك. تظهر التوقعات أنه من عام 2024 إلى عام 2030، من الممكن أن يرتفع إجمالي الحمل الجديد لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي من 10.6 جيجاوات إلى 54 جيجاوات، حيث ترتفع قوة الحوسبة للذكاء الاصطناعي من 7.6 جيجاوات إلى 49 جيجاوات، بينما قد يكون الحمل غير المرتبط بالذكاء الاصطناعي في حدود 5-6 جيجاوات. التوسع في الحمل يأتي تقريبًا بالكامل من الذكاء الاصطناعي، بينما يتجه الحمل التقليدي نحو الاستقرار.

استنادًا إلى توقعات الطلب الضخم على الطاقة، من المتوقع أن يبدأ العالم دورة استثمار جديدة في معدات الطاقة، حيث أن الولايات المتحدة والصين، وهما القائمتان الرائدتان في مجال تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي، هما بلا شك اللاعبان الرئيسيان.

لطالما كانت كمية توليد الطاقة في الولايات المتحدة تتراوح حول 4 تريليونات كيلووات ساعة منذ عام 2008، حتى بدأت مؤخرًا في النمو مرة أخرى. في عام 2024، ستتجاوز كمية توليد الطاقة لأول مرة 4.3 تريليونات كيلووات ساعة، بزيادة سنوية تبلغ حوالي 3%. بين عامي 2022 و2024، كانت الذروة في استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة تتراوح حول 820 جيجاوات. بينما تخطط شركة OpenAI لنشر أكثر من 250 جيجاوات من مراكز الحوسبة بحلول عام 2033، مما يعني أن الحمل الجديد من هذه الشركة وحدها يتجاوز ربع أقصى حمل حالي في الولايات المتحدة.

في الوقت نفسه، تظهر توقعات Grid Strategies أنه بحلول عام 2029، ستصل الذروة في استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة إلى 947 جيجاوات، بزيادة قدرها 128 جيجاوات مقارنة بعام 2024، حيث سيساهم حوالي 90 جيجاوات من مراكز البيانات، أي أكثر من 70% من الحمل الجديد. في سيناريوهات التقدير المتفائل، ومع استمرار خروج الوحدات التقليدية، قد يصل الفجوة في جانب الطاقة في الولايات المتحدة إلى 182 جيجاوات بحلول عام 2030، مما يؤدي إلى تحول معدل الاحتياطي النظامي إلى -1%، مما يعني تحول الطاقة من وفرة إلى توتر هيكلي. لذلك، ستشهد الولايات المتحدة في السنوات المقبلة استثمارات ضخمة في مجال الطاقة لتلبية الطلب المتزايد على الطاقة من الذكاء الاصطناعي.

أما بالنسبة للصين، فإن التطور السريع للذكاء الاصطناعي والزيادة المستمرة في طلب شحن سيارات الطاقة الجديدة من المتوقع أن تؤدي إلى ذروة استثمارية في الطاقة خلال السنوات الخمس المقبلة. وفقًا لافتراضات السيناريو المتفائلة، من المتوقع أن يصل معدل النمو السنوي المركب لاستهلاك الطاقة في البلاد بين عامي 2026 و2030 إلى 5%+. بالإضافة إلى ذلك، من المتوقع أن يؤدي الذكاء الاصطناعي إلى ارتفاع كبير في وزن استهلاك الطاقة من القطاع الثالث ومراكز البيانات. ومن المتوقع أنه بحلول عام 2035، سترتفع نسبة استهلاك الطاقة من القطاع الثالث في الصين بشكل ملحوظ، بينما من المتوقع أن ترتفع نسبة استهلاك الطاقة لمراكز البيانات من 2% في عام 2024 إلى ما يقرب من 10% في المستقبل؛ وبالمقابل، قد تنخفض نسبة استهلاك الطاقة الصناعية بشكل كبير.

من “نقص الطاقة” إلى “ترقية الشبكة”

بالنسبة لكيفية تلبية الطلب المتزايد على الطاقة من الذكاء الاصطناعي، هناك مساران رئيسيان في السوق حاليًا.

من حيث فترة البناء، تعد التوربينات الغازية بلا شك الخيار الأسرع لمواجهة الأحمال عالية الكثافة للذكاء الاصطناعي. خاصة في الدول مثل الولايات المتحدة حيث يتم بناء الذكاء الاصطناعي بشكل أكثر عدوانية، تعتبر التوربينات الغازية الخيار الأول لتوفير مصدر طاقة أساسي مستقر يتماشى مع متطلبات البيئة، ومن المتوقع أن تصل الطلبات إلى أعلى مستوى لها في عقود بحلول عام 2026. ولكن السوق العالمي للتوربينات الغازية مركزي للغاية، حيث تتجاوز حصة أكبر ثلاث شركات خارجية 80%، وقد تم حجز الطاقة الإنتاجية الحالية حتى عامي 2028-2029، مما يخلق عقبات كبيرة في العرض. في ظل فترة تسليم التوربينات الغازية الطويلة، من المتوقع أن تصبح محركات الاحتراق الداخلي والتكنولوجيا الخلوية الصلبة (SOFC) مصادر طاقة ذاتية لمراكز البيانات بفضل مزاياها مثل القابلية للتعديل وسرعة فترة البناء.

على المدى الطويل، في ظل القيود الثلاثة المتمثلة في الأحمال العالية للذكاء الاصطناعي، وانخفاض الكربون، والسيطرة على أسعار الكهرباء، قد تكون الطاقة النووية هي المصدر الأساسي الأكثر قدرة على التوسع والاستقرار وقابلية التنبؤ على المدى الطويل. بالفعل، بدأت العديد من الشركات الكبرى في الخارج في الربط المباشر أو الاستثمار في الأصول النووية. وفي الصين، دخلت الطاقة النووية في دورة التصريح العادية، مع تحقيق رقم قياسي تاريخي يتمثل في الموافقة على 10 وحدات في وقت واحد بحلول عام 2025، مما يسرع من وتيرة الإنشاء والإنتاج في الصناعة. من منظور مستقبلي، من المتوقع أن تستمر قدرة الطاقة النووية المحلية في الزيادة بحلول عام 2031، مع توقع نمو مستقر في حجم الأصول وقدرة الشركات الرائدة في الصناعة.

في هذه العملية، من المتوقع أن تستفيد شركات تصنيع الآلات الرئيسية، وموردي الشفرات والمحارق الأساسية، ومعدات الجزيرة النووية والمعدات التقليدية، وشركات الوقود النووي والموارد من دورة الاستثمار الطويلة المدفوعة بالذكاء الاصطناعي.

لكن مجرد توليد الطاقة ليس كافيًا، بل يجب توصيل الطاقة إلى مستخدمي مراكز البيانات. خاصة أن بناء مصادر الطاقة مثل الطاقة المائية والطاقة الشمسية والطاقة النووية غالبًا ما يحتاج إلى النظر في العوامل الجغرافية، لذا ستصبح الشبكة هي “الأصل الرئيسي” الذي يربط بين توليد الطاقة وقوة الحوسبة واستهلاك الطاقة النهائي، ومن المتوقع أن تدخل الشبكة العالمية في دورة “فائقة” في السنوات المقبلة، حيث يمكن أن تكون مرونتها أعلى بكثير من الدورة التقليدية لاستهلاك الطاقة.

وفقًا لتوقعات الوكالة الدولية للطاقة (IEA)، من المتوقع أن تتجاوز الاستثمارات العالمية في الشبكة 400 مليار دولار لأول مرة بحلول عام 2025، ومن المتوقع أن تصل إلى 650 مليار دولار بحلول عام 2035، مع معدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 5% بين عامي 2025 و2035. وفي إطار خطة الخمس سنوات، من المتوقع أن تتجاوز الاستثمارات الإجمالية على مستوى البلاد 5 تريليونات يوان، بمعدل يزيد عن تريليون يوان سنويًا. مع زيادة معدل الاستثمار، من المتوقع أن تظهر فرص استثمارية غنية في القطاعات المتعلقة بالشبكات.

من حيث فئات السوق، من المتوقع أن تصبح المحولات “أكثر العملات الصعبة” في البنية التحتية للطاقة للذكاء الاصطناعي. حاليًا، تبلغ نسبة اعتماد أمريكا الشمالية على استيراد المحولات الكهربائية حوالي 80%، ومع القيود المفروضة على المواد الأولية والعمالة، سيتم تأجيل التوسع المحلي حتى عامي 2027-2028. تحت الطلب المتزايد من مراكز البيانات، والطاقة المتجددة الكبيرة، وتجديد الشبكات القديمة، يتم حجز طلبات المحولات بشكل كثيف، وتمتد فترات تسليم بعض المحولات المخصصة لمراكز البيانات إلى 100-127 أسبوعًا. في الوقت نفسه، أصبحت الصين أكبر منتج للمحولات في العالم، حيث تمثل الطاقة الإنتاجية حوالي 60% من الإنتاج العالمي. من المتوقع أن يصل إجمالي صادرات المحولات إلى حوالي 646 مليار يوان (زيادة بنسبة 36% على أساس سنوي) بحلول عام 2025، وتمتد فترات حجز الطلبات عمومًا إلى عام 2027. في ظل عدم التوازن بين العرض والطلب عالميًا، قد توفر صناعة المحولات فرصًا لزيادة الأسعار والطلبات. كما أن الشركات المحلية في مجال المحولات والمعدات ذات الجهد العالي، بفضل تكاليفها، وقدرتها، وسلسلة التوريد الكاملة، وشهاداتها من الخارج، من المتوقع أن تستمر في تعزيز وجودها في أسواق أمريكا الشمالية وأوروبا والشرق الأوسط، مما قد يؤدي إلى تشكيل “توافق ثلاثي” بين الطلب المحلي، والتوسع الخارجي، ومراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، مما يوفر قيمة استثمارية عالية.

مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي تدفع للترقية في بنية توزيع الطاقة

أما الفارق الرئيسي بين مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي ومراكز البيانات التقليدية، فهو أن الذكاء الاصطناعي يتطلب طاقة بشكل غير خطي وغير قابل للتنبؤ. خلال عملية تدريب الذكاء الاصطناعي، تعمل مجموعات GPU الكبيرة بشكل متزامن، حيث يمكن أن يرتفع استهلاك الطاقة في الرف في غضون مللي ثانية من 30% إلى 100% ثم ينخفض بسرعة، مما يسبب صدمات مفاجئة في توزيع الكهرباء على مستوى الخزانات والشبكة العامة. بالإضافة إلى ذلك، يستمر حجم الاستثمار في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي في التوسع، لكن نموذج الربح لا يزال قيد الاستكشاف، لذلك فإن متطلبات تقليل التكاليف وزيادة الكفاءة والاستجابة السريعة للنظام الكهربائي ستكون صارمة للغاية، مما قد يؤدي إلى دفع كاملة لترقية بنية توزيع الكهرباء، والتخزين، والتبريد.

عند النظر إلى نهاية النقل، غالبًا ما تكون بنية توزيع الطاقة لمراكز البيانات التقليدية هي: الكهرباء العامة → محطة تحويل متوسطة الجهد → توزيع جهد منخفض + UPS (مزود الطاقة غير المنقطع) → مصدر الطاقة للخزانات (AC التيار المتردد → DC التيار المستمر). في ظل سيناريوهات الأحمال العالية والكثافة العالية للذكاء الاصطناعي، تواجه هذه البنية قيودًا ثلاثية من حيث الكفاءة واستهلاك النحاس والمساحة. حاليًا، قدمت بعض الشركات مسارات ترقية لبنية توزيع الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال، قدمت ورقة بيضاء من Nvidia بخصوص 800VDC المسار التالي:

أولاً، UPS → HVDC (شكل sidecar، وهو الحل الانتقالي الحالي)؛ ثانيًا، استخدام بنية DC المتوسطة من Nvidia Panama / المحولات الصلبة (SST)، لتحويل AC المتوسطة مباشرة إلى 800V HVDC؛ ثالثًا، الهدف البعيد هو الانتقال إلى 1500VDC، مما يزيد من الكفاءة ونطاق التوزيع.

مقارنة بالبنية التقليدية، قد تتمتع البنية الجديدة بثلاث مزايا رئيسية: الأولى هي تحسين الكفاءة، وتقليل التحويلات المتعددة من AC إلى DC وإلى AC، حيث يمكن أن ترتفع كفاءة النظام من حوالي 94%-95% إلى 97.5%-98.5%، مما يوفر الكثير من نفقات الكهرباء؛ والثانية هي توفير النحاس والمساحة، حيث يقلل HVDC من التيار، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في مقطع وطول كابل النحاس عند نفس الطاقة، ومن المتوقع أن ينخفض استهلاك النحاس بنسبة حوالي 45%؛ الميزة الأخيرة هي سهولة الارتباط مع مصادر الطاقة المتجددة الموزعة والتخزين، حيث يمكن ربط الخطوط الرئيسية DC بسهولة مع الطاقة الشمسية والتخزين، لتحقيق “تكامل المصدر والشبكة والحمل والتخزين” واستيعاب الطاقة في الموقع.

من خلال هذا الاتجاه، قد تشكل “HVDC (مصدر الطاقة العالي الجهد) + SST (المحولات الصلبة)” أكثر الفئات الأساسية الجديدة في جانب الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، مما يدفع لتحديث التقنيات وزيادة القيمة في عدة مجالات مثل مقوم الطاقة المتوسطة، ومحولات الطاقة الإلكترونية، وقواطع الدائرة الصلبة، ومصدر الطاقة للخوادم.

وعند النظر إلى نهاية التخزين، فإن الحل هو بنية “تخزين مزدوجة الطبقات” على مقاييس زمنية مختلفة، والتي تشمل التخزين طويل الأمد خارج غرفة الخادم (بطاريات الليثيوم / السائل، إلخ)؛ والتخزين قصير الأمد داخل غرفة الخادم (BBU / المكثفات الفائقة / الرصاص عالي النسبة). ومن المتوقع أن تصل السوق العالمية / الصينية لمراكز بيانات التخزين إلى 212 / 98.8 جيجاوات ساعة بحلول عام 2030، مع معدل نمو سنوي مركب يبلغ حوالي 49% بين عامي 2023 و2030.

في الوقت نفسه، لا تزال مولدات الديزل، ومحركات الاحتراق الغازية، وSOFC (خلايا الوقود الصلبة الأحادية) مصادر طاقة احتياطية لا غنى عنها لمراكز البيانات. تشكل مولدات الديزل حوالي 23% من تكاليف البنية التحتية لمراكز البيانات، حيث تلعب دور الاحتياط ومصدر الطاقة الرئيسي قصير الأمد. في المناطق التي تعاني من نقص حاد في الطاقة ولم يتم تحقيق الطاقة النظيفة بالكامل، قد تتحول مولدات الغاز والديزل من “احتياطي” إلى “أساسي”، حيث تتعاقد الشركات السحابية على محطات طاقة خاصة بها لضمان القدرة القابلة للتنبؤ وأسعار الطاقة.

أما بالنسبة إلى أجهزة التبريد، فإن زيادة استهلاك الطاقة من وحدات معالجة الرسوميات (GPU) وكثافة الطاقة لكل وحدة خزانة يتطلب إدخال تقنيات جديدة مثل التبريد السائل المبرد، والتبريد السائل الغمر، واللوحات الباردة المتغيرة، بدلاً من الاعتماد على التبريد بالهواء كما كان في السابق. بالإضافة إلى أن نظام التبريد نفسه يعتبر جزءًا مهمًا من أجهزة استهلاك الطاقة. في إجمالي استهلاك الطاقة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، يمثل التبريد حوالي 30%-40%، بعد أجهزة IT مباشرة. تتشكل الفئات الكاملة من أجهزة التبريد، والمحركات، والمضخات، والمبادلات الحرارية، ومواد التوصيل الحراري، مما يتوقع أن تشكل مع معدات الطاقة محورًا مزدوجًا لبنية مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي.

النحاس والألمنيوم كـ “معادن معتمدة على الحوسبة”

الموارد العلوية تحمل فرصًا متوسطة وطويلة الأجل

في الواقع، لا تستهلك مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي الطاقة فقط، بل تستهلك النحاس والألمنيوم أيضًا. لذلك، في ظل دفع دورة “الفائقة” لمعدات الطاقة، من المتوقع أن تشهد القطاعات العلوية، وخاصة النحاس والألمنيوم كـ “معادن معتمدة على الحوسبة”، فرصًا متوسطة وطويلة الأجل.

وفقًا لتقديرات عدة مؤسسات بشأن طلب النحاس لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي: بناءً على سيناريو متوسط الاستهلاك، توقعت Microsoft أن كمية النحاس المطلوبة لكل جيجاوات من مراكز البيانات تبلغ حوالي 27 ألف طن، بينما يمكن أن تصل استهلاك مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي إلى 50 ألف طن. من المتوقع أن تمثل كمية النحاس المستخدمة في مراكز البيانات العالمية حوالي 1% من إجمالي الطلب على النحاس في العالم بحلول عام 2026، وسترتفع هذه النسبة عامًا بعد عام.

علاوة على ذلك، فإن زيادة استهلاك الطاقة في مراكز البيانات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي تؤدي إلى زيادة الطلب على النحاس في أنظمة الطاقة والتوليد، مما يزيد من الطلب على النحاس في النظام الكهربائي: في ظل هذه الظروف، من المتوقع أن يرتفع الطلب على النحاس الناتج عن مراكز البيانات والتركيبات الجديدة من الطاقة المتجددة إلى حوالي 5%.

ليس من قبيل المصادفة أن الألمنيوم يعاني من وضع مماثل. تشمل التطبيقات الرئيسية للألمنيوم في مراكز البيانات الرفوف والهياكل، ونظم التبريد (المشعات، والمبادلات الحرارية)، والأغلفة، وخزانات التوزيع، وغيرها. تظهر التقديرات أنه من خلال إضافة الألمنيوم المستخدم في الرفوف وأنظمة التبريد، يحتاج كل جيجاوات من مراكز البيانات إلى حوالي 0.4-0.6 ألف طن من الألمنيوم. في جانب العرض، استقرت الطاقة الإنتاجية للألمنيوم في الصين عند مستويات عالية، بينما تأخرت عمليات التوسع في الخارج بسبب قيود الطاقة والتكاليف، مما يجعل الطلب الجديد من مراكز البيانات والتخزين أكثر قابلية للتحويل إلى زيادة في الأسعار وأرباح.

(تم نشر هذه المقالة في 21 مارس في “أسبوع سوق الأوراق المالية”. المؤلف هو مدير صندوق في HSBC Jintrust Strategy Selection، واستراتيجيات ثنائية النواة، وصندوق منطقة دلتا النهر. الآراء المعبر عنها هي فقط آراء فردية ولا تمثل موقف المجلة.)