Đầu tư vào ngành điện trong thời đại AI, các quản lý quỹ công mở sẽ phân bổ như thế nào?

Văn丨Vĩ Dục    Biên tập丨Trương Quả

Từ góc độ đầu tư, các lĩnh vực như siêu cao áp, lưới phân phối, máy biến áp, nguồn điện một chiều cao áp, máy biến áp rắn, lưu trữ năng lượng, đồng hồ điện và thiết bị thông minh có khả năng đạt được chu kỳ thịnh vượng dài hạn.

Hình ảnh này có thể được tạo ra bởi AI

Kể từ năm 2026, các lĩnh vực liên quan đến điện lực, bao gồm phát điện, truyền tải và phân phối điện, lưu trữ điện, đã có xu hướng tăng mạnh, điều này có liên quan không nhỏ đến sự thay đổi cơ bản của toàn ngành. Xây dựng AI đang biến “công suất tính toán” thành một loại “khối lượng tải cố định” tương tự như công nghiệp truyền thống; và nhu cầu về công suất tính toán đang tái cấu trúc đường cong nhu cầu điện toàn cầu và chu kỳ đầu tư cơ sở hạ tầng điện lực.

Theo dự báo thị trường hiện tại, nhu cầu điện cho trung tâm dữ liệu (đặc biệt là trung tâm dữ liệu AI) trong vài năm tới có khả năng mở rộng với tốc độ tăng trưởng hai chữ số cao, thúc đẩy lượng điện tiêu thụ, đỉnh tải và cấu trúc tải xảy ra những thay đổi mang tính hệ thống. Những nhu cầu mới này đang thúc đẩy phát điện, lưới điện, thiết bị nguồn điện, lưu trữ năng lượng cũng như các “kim loại tính toán” như đồng và nhôm tham gia vào một chu kỳ thịnh vượng trung và dài hạn mới.

Cụ thể trong dòng đầu tư, chúng tôi tóm tắt thành “ba lớp ba đường”: Lớp trên, tái định giá khối lượng và giá cả của dịch vụ công ích; Lớp giữa, “siêu chu kỳ” chi tiêu vốn cho thiết bị lưới điện và nguồn điện — siêu cao áp, lưới phân phối, máy biến áp, nguồn điện một chiều cao áp, máy biến áp rắn, lưu trữ năng lượng, đồng hồ điện và thiết bị thông minh có khả năng đạt được chu kỳ thịnh vượng dài hạn, cộng thêm việc thiết bị Trung Quốc ra nước ngoài tăng cường tính linh hoạt. Lớp dưới, “phí bảo hiểm công suất” cho tài nguyên và nguyên vật liệu — đầu tư cho trung tâm dữ liệu và lưới điện có thể nâng cao nhu cầu cấu trúc cho các kim loại công nghiệp như đồng và nhôm, khiến chúng chuyển từ “hàng hóa chu kỳ” sang “tài sản chiến lược”.

Trong ba cơ hội này, chúng tôi cho rằng lớp giữa và lớp dưới có khả năng linh hoạt hơn và sẽ trở thành hướng tập trung vào năm 2026.

AI đang viết lại đường cong nhu cầu điện toàn cầu

Trong vài năm qua, sự chú ý của nhà đầu tư đối với AI có thể nhiều hơn tập trung vào công suất tính toán và mô hình lớn. Nhưng với việc tăng cường đầu tư vào AIDC (trung tâm dữ liệu trí tuệ nhân tạo), mọi người nhận ra rằng AI có nhu cầu điện rất lớn. Chúng tôi cho rằng, nhu cầu điện khổng lồ của AI có thể đang viết lại đường cong nhu cầu điện toàn cầu, với điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu đang chuyển từ “phế liệu” nhu cầu điện truyền thống sang “động cơ chính”.

Theo tính toán của IEA (Cơ quan Năng lượng Quốc tế), điện năng tiêu thụ toàn cầu của trung tâm dữ liệu, AI, dự kiến sẽ tăng từ 460TWh vào năm 2022 lên 620—1050TWh vào năm 2026, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm bình quân trong 4 năm đạt 9.6%—22.9%. Một nhóm tính toán khác cho rằng, từ năm 2030 đến 2035, điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu toàn cầu có khả năng đạt khoảng 20% nhu cầu điện toàn cầu, có thể gây áp lực lớn lên lưới điện hiện có. Trong quá trình mở rộng này, tải do công suất tính toán AI mang lại sẽ trở thành yếu tố cốt lõi trong sự gia tăng tiêu thụ điện. Dự báo cho thấy, từ năm 2024 đến 2030, tổng tải công suất mới của AIDC toàn cầu có thể tăng từ 10.6GW lên 54GW, trong đó công suất AI từ 7.6GW lên 49GW, trong khi tải không phải AI có thể ở mức 5—6GW. Sự mở rộng tải hầu như hoàn toàn đến từ AI, trong khi tải IT truyền thống có xu hướng ổn định.

Chính vì dự báo nhu cầu điện lớn như vậy, toàn cầu có khả năng bắt đầu một chu kỳ đầu tư thiết bị điện mới, trong đó hai nhà lãnh đạo công nghệ AI là Mỹ và Trung Quốc chắc chắn là lực lượng chính.

Sản lượng điện của Mỹ từ năm 2008 đến nay đã duy trì ở mức khoảng 4.000 tỷ kWh, chỉ đến gần đây mới bắt đầu tăng trưởng trở lại. Năm 2024, sản lượng điện lần đầu tiên vượt 4.3 nghìn tỷ kWh, tăng gần 3% so với năm trước. Từ năm 2022 đến 2024, đỉnh tải điện cao nhất của Mỹ khoảng 820GW. Trong khi đó, OpenAI dự định đến năm 2033 sẽ triển khai hơn 250GW trung tâm tính toán, chỉ riêng một công ty đã tạo thêm tải lớn hơn một phần tư tổng tải cao nhất hiện tại của toàn nước Mỹ.

Đồng thời, dự báo từ Grid Strategies cho thấy, đến năm 2029, đỉnh tải điện cao nhất của Mỹ sẽ tăng lên 947GW, tăng thêm 128GW so với năm 2024, trong đó khoảng 90GW đến từ trung tâm dữ liệu, chiếm hơn 70% tải mới. Trong kịch bản dự đoán tích cực, cộng với việc các đơn vị truyền thống tiếp tục rút lui, đến năm 2030, có thể có khoảng trống 182GW ở phía nguồn điện của Mỹ, tỷ lệ dự phòng hệ thống chuyển sang -1%, điện năng chuyển từ trạng thái rộng rãi sang căng thẳng cấu trúc. Do đó, trong vài năm tới, Mỹ sẽ thực hiện nhiều đầu tư liên quan đến điện để đáp ứng nhu cầu điện cho AI đang tăng nhanh.

Xét về Trung Quốc, sự phát triển nhanh chóng của AI và nhu cầu sạc xe điện không ngừng gia tăng cũng có khả năng dẫn đến một đỉnh đầu tư điện lực trong 5 năm tới. Theo giả định trong kịch bản lạc quan, từ năm 2026 đến 2030, tỷ lệ tăng trưởng hàng năm bình quân của điện tiêu thụ toàn quốc sẽ được điều chỉnh từ kịch bản chuẩn lên 5%+. Ngoài ra, về cấu trúc, AI sẽ nâng cao đáng kể tỷ trọng điện tiêu thụ của ngành dịch vụ thứ ba và trung tâm dữ liệu. Dự kiến đến năm 2035, tỷ lệ điện tiêu thụ của ngành dịch vụ thứ ba của Trung Quốc sẽ tăng rõ rệt, trong khi tỷ lệ điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu có khả năng tăng từ 2% vào năm 2024 lên gần 10% trong tương lai; tương ứng, tỷ lệ điện tiêu thụ của ngành công nghiệp có thể giảm đáng kể.

Từ “thiếu điện” đến “nâng cấp lưới điện”

Về cách đáp ứng nhu cầu điện ngày càng lớn của AI, hiện tại thị trường có hai hướng chính.

Xét về chu kỳ xây dựng, tuabin khí chắc chắn là lựa chọn nhanh nhất để đối phó với tải điện dày đặc của AI. Đặc biệt là ở những quốc gia như Mỹ, nơi xây dựng AI diễn ra mạnh mẽ nhất, tuabin khí được coi là lựa chọn hàng đầu để đáp ứng yêu cầu về môi trường cho nguồn điện ổn định mới, dự báo đơn đặt hàng sẽ đạt mức cao nhất trong nhiều thập kỷ vào khoảng năm 2026. Tuy nhiên, thị trường tuabin khí toàn cầu rất tập trung, ba nhà sản xuất chính nước ngoài chiếm hơn 80% thị phần, công suất hiện có đã được đặt hàng đến năm 2028—2029, với công suất có hiệu lực khoảng 50GW, đang đối mặt với tình trạng nguồn cung hạn chế đáng kể. Trong bối cảnh thời gian giao hàng của tuabin khí dài hơn, động cơ đốt trong và SOFC (pin nhiên liệu oxit rắn đơn thể) có thể trở thành bổ sung mạnh mẽ cho nguồn điện tự cung cấp của trung tâm dữ liệu, với ưu điểm là mô-đun hóa, thời gian xây dựng ngắn, điều chỉnh linh hoạt.

Về lâu dài, dưới ba ràng buộc của tải điện cao, carbon thấp và giá điện có thể kiểm soát, năng lượng hạt nhân có thể là nguồn điện cơ bản hiện tại đáp ứng được quy mô, độ ổn định và khả năng dự đoán lâu dài. Hiện tại đã có nhiều ông lớn công nghệ nước ngoài bắt đầu liên kết trực tiếp hoặc đầu tư vào tài sản điện hạt nhân. Về phía trong nước, ngành năng lượng hạt nhân của Trung Quốc đã bước vào chu kỳ phê duyệt thường xuyên, với việc phê duyệt 10 máy phản ứng trong một lần vào năm 2025 đạt kỷ lục lịch sử, tiến độ khởi công và đưa vào sản xuất của ngành đã tăng tốc rõ rệt. Nhìn về tương lai, đến năm 2031, quy mô lắp đặt điện hạt nhân trong nước sẽ tiếp tục tăng, quy mô lắp đặt và tài sản của các công ty đầu ngành có khả năng tăng trưởng ổn định.

Trong quá trình này, các nhà sản xuất tuabin, nhà cung cấp cánh quạt và buồng đốt quan trọng, thiết bị đảo hạt nhân và đảo thông thường, các công ty nhiên liệu hạt nhân và tài nguyên đều có khả năng hưởng lợi từ chu kỳ đầu tư điện dài hạn do AI thúc đẩy.

Nhưng chỉ phát điện thôi thì chưa đủ, còn cần phải đưa điện đến tay người dùng trung tâm dữ liệu. Đặc biệt là ở những nguồn điện như thủy điện, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân, việc xây dựng thường phải xem xét các yếu tố địa lý, vì vậy lưới điện sẽ trở thành “tài sản cốt lõi” kết nối phát điện, công suất tính toán và điện tiêu thụ cuối cùng, lưới điện toàn cầu có khả năng bước vào một “siêu chu kỳ” trong vài năm tới, với tính linh hoạt đầu tư có thể mạnh hơn nhiều so với chu kỳ điện truyền thống.

Theo dự báo của IEA (Cơ quan Năng lượng Quốc tế), đến năm 2025, đầu tư vào lưới điện toàn cầu sẽ lần đầu tiên vượt 400 tỷ USD, đến năm 2035 có khả năng đạt 650 tỷ USD, tỷ lệ tăng trưởng hàng năm bình quân từ năm 2025 đến 2035 có khả năng đạt khoảng 5%. Trong giai đoạn “15 năm thứ 5”, tổng đầu tư toàn quốc dự kiến sẽ vượt 5 triệu tỷ nhân dân tệ, trung bình vượt 1 triệu tỷ nhân dân tệ mỗi năm. Với tốc độ tăng trưởng đầu tư cao, các lĩnh vực liên quan đến lưới điện có khả năng xuất hiện nhiều cơ hội đầu tư phong phú.

Xét theo từng lĩnh vực, máy biến áp có khả năng trở thành “tiền tệ cứng nhất” trong cơ sở hạ tầng điện lực AI. Hiện tại, tỷ lệ phụ thuộc vào nhập khẩu máy biến áp điện lực ở Bắc Mỹ khoảng 80%, dưới sự hạn chế của nguyên vật liệu và lao động, việc mở rộng sản xuất nội địa sẽ lùi đến năm 2027—2028 mới dần được giải phóng. Với nhu cầu từ trung tâm dữ liệu AI, các cơ sở năng lượng tái tạo quy mô lớn và việc nâng cấp lưới điện cũ, đơn đặt hàng máy biến áp đang được sản xuất dày đặc, một số máy biến áp chuyên dụng cho trung tâm dữ liệu đã kéo dài thời gian giao hàng lên đến 100—127 tuần. Đồng thời, hiện tại Trung Quốc đã trở thành quốc gia sản xuất máy biến áp lớn nhất thế giới, với công suất chiếm khoảng 60% toàn cầu. Dự kiến vào năm 2025, tổng giá trị xuất khẩu máy biến áp khoảng 64.6 tỷ nhân dân tệ (tăng 36% so với năm trước), đơn đặt hàng sản xuất thường được lùi đến năm 2027. Trong bối cảnh mất cân đối cung cầu toàn cầu, ngành máy biến áp có thể có không gian tăng giá và đơn đặt hàng. Các doanh nghiệp sản xuất máy biến áp và thiết bị điện áp cao trong nước nhờ vào chi phí, công suất, chuỗi cung ứng hoàn chỉnh và chứng nhận nước ngoài, có khả năng tiếp tục tăng cường tỷ lệ thâm nhập vào các thị trường châu Âu, Mỹ và Trung Đông, có khả năng hình thành “kích thích nội địa + ra nước ngoài + AIDC” ba chiều, có giá trị cấu hình cao.

AIDC thúc đẩy nâng cấp cấu trúc cung cấp và phân phối điện

Sự khác biệt cốt lõi giữa trung tâm dữ liệu AI và trung tâm dữ liệu truyền thống nằm ở chỗ nhu cầu điện của AI có tính không tuyến tính và không thể đoán trước. Trong quá trình huấn luyện AI, các cụm GPU quy mô lớn hoạt động đồng bộ, công suất máy chủ có thể tăng từ 30% lên 100% chỉ trong vài mili giây và nhanh chóng trở lại, dễ dàng gây ra cú sốc bước cho cấp điện máy chủ và lưới điện công cộng. Hơn nữa, quy mô đầu tư vào trung tâm dữ liệu AI không ngừng mở rộng, nhưng mô hình lợi nhuận vẫn đang trong giai đoạn khám phá, do đó đặt ra yêu cầu rất nghiêm ngặt về việc giảm chi phí và nâng cao hiệu suất cho hệ thống truyền tải và phân phối điện, hoặc sẽ thúc đẩy nâng cấp toàn diện cho toàn bộ cấu trúc cung cấp và phân phối điện, lưu trữ, làm mát.

Tiến xa hơn vào mặt truyền tải điện, cấu trúc cung cấp điện của trung tâm dữ liệu truyền thống chủ yếu là: Điện lưới → Trạm biến áp trung áp → Phân phối điện áp thấp + UPS (nguồn điện không ngắt quãng) → Nguồn điện máy chủ (AC dòng xoay chiều → DC dòng một chiều). Trong bối cảnh tải điện cao và mật độ cao của AI, nó đang đối mặt với ba hạn chế về hiệu suất, tiêu thụ đồng và không gian. Hiện tại, một số doanh nghiệp đã đưa ra lộ trình nâng cấp cấu trúc cung cấp điện cho trung tâm dữ liệu AI. Ví dụ, tài liệu trắng 800VDC của NVIDIA đã đưa ra lộ trình như sau:

Đầu tiên, UPS → HVDC (dạng sidecar, giải pháp chuyển tiếp hiện tại); thứ hai, tiếp tục sử dụng kiến trúc DC trung áp của NVIDIA Panama / máy biến áp rắn (SST), chuyển đổi AC trung áp trực tiếp thành 800V HVDC; cuối cùng, mục tiêu dài hạn là tiến tới 1500VDC, nâng cao hơn nữa hiệu suất và bán kính phân phối.

So với cấu trúc truyền thống, cấu trúc mới có thể có ba lợi thế: đầu tiên là nâng cao hiệu suất, giảm thiểu nhiều lần chuyển đổi AC/DC/AC, hiệu suất hệ thống có thể từ khoảng 94%—95% nâng lên 97.5%—98.5%, tiết kiệm được nhiều chi phí điện; thứ hai là tiết kiệm đồng và không gian, dòng một chiều cao áp giảm dòng điện, diện tích và chiều dài cáp đồng giảm đáng kể ở cùng công suất, dự kiến tiêu thụ đồng có thể giảm khoảng 45%; và cuối cùng là dễ dàng kết hợp với năng lượng tái tạo phân phối và lưu trữ, dây dẫn dòng một chiều thuận lợi cho việc kết nối trực tiếp năng lượng mặt trời và lưu trữ, đạt được “tích hợp nguồn lưới tải lưu trữ” và tiêu thụ tại chỗ.

Theo hướng này, “HVDC (nguồn điện một chiều cao áp) + SST (máy biến áp rắn)” có thể hình thành đường thiết bị mới cốt lõi nhất cho nguồn điện trung tâm dữ liệu AI, thúc đẩy việc nâng cấp công nghệ và giá trị trong nhiều khâu như bộ chỉnh lưu trung áp, bộ chuyển đổi điện tử, cầu dao rắn và nguồn điện máy chủ.

Xét về mặt lưu trữ năng lượng, giải pháp là “cấu trúc lưu trữ hai lớp” theo nhiều khoảng thời gian, bao gồm lưu trữ dài hạn bên ngoài phòng máy (pin lithium / lưu trữ dòng chảy, v.v.); lưu trữ ngắn hạn bên trong phòng máy (BBU / siêu tụ điện / ắc quy chì hiệu suất cao). Dự báo đến năm 2030, quy mô thị trường lưu trữ cho trung tâm dữ liệu toàn cầu / Trung Quốc có khả năng đạt 212/98.8GWh, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm bình quân từ năm 2023 đến 2030 có khả năng đạt khoảng 49%.

Đồng thời, máy phát điện diesel, động cơ đốt trong khí và SOFC (pin nhiên liệu oxit rắn đơn thể) vẫn là nguồn điện dự phòng không thể thiếu cho trung tâm dữ liệu. Máy phát điện diesel chiếm khoảng 23% trong chi phí cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu, vừa đóng vai trò nguồn điện dự phòng vừa là nguồn điện chính trong thời gian ngắn. Ở những khu vực thiếu điện nghiêm trọng và năng lượng sạch chưa hoàn toàn được triển khai, máy phát điện chạy bằng khí tự nhiên và diesel thậm chí có thể chuyển từ “dự phòng” sang “chính”. Các nhà cung cấp đám mây có thể thông qua nhà máy điện tự cung cấp để khóa công suất và giá điện đáng tin cậy.

Về thiết bị làm mát, với việc tiêu thụ năng lượng GPU AI và mật độ công suất của mỗi tủ máy tăng lên, các phòng máy trước đây chủ yếu dựa vào làm mát bằng quạt, trong thời đại AI phải triển khai các công nghệ mới như làm mát bằng tấm lạnh, làm mát bằng ngập và tấm lạnh chuyển pha. Hệ thống làm mát cũng là một phần quan trọng trong chuỗi thiết bị tiêu thụ điện. Trong tổng tiêu thụ điện AIDC, làm mát chiếm khoảng 30%—40%, chỉ sau thiết bị IT. Thiết bị làm mát, động cơ, bơm, bộ trao đổi nhiệt và vật liệu dẫn nhiệt hình thành nên một chuỗi thiết bị và vật liệu hoàn chỉnh, có khả năng cùng với thiết bị nguồn điện tạo thành hai trục của cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu AI.

Kim loại tính toán như đồng, nhôm

Tài nguyên thượng nguồn chứa cơ hội trung và dài hạn

Thực tế, trung tâm dữ liệu AI không chỉ “tiêu thụ” điện, mà còn “tiêu thụ” đồng và nhôm. Vì vậy, dưới tác động của chu kỳ “siêu” thiết bị điện này, các lĩnh vực tài nguyên thượng nguồn, đặc biệt là các kim loại “tính toán” như đồng và nhôm, cũng có khả năng đón nhận cơ hội trung và dài hạn.

Theo các tổ chức khác nhau tính toán nhu cầu đồng cho trung tâm dữ liệu AI, dựa trên kịch bản năng lượng trung bình, Microsoft dự đoán mỗi GW trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 27.000 tấn đồng, trong khi trung tâm dữ liệu AI có thể tiêu thụ lên tới 50.000 tấn. Đến năm 2026, lượng đồng tiêu thụ cho trung tâm dữ liệu toàn cầu có khả năng chiếm khoảng 1% nhu cầu đồng toàn cầu, trong tương lai tỷ lệ này sẽ tăng lên hàng năm.

Ngoài ra, sự gia tăng tiêu thụ điện cho trung tâm dữ liệu do AI thúc đẩy sẽ dẫn đến nhu cầu đồng trong đầu tư lưới điện và phát điện, làm tăng thêm nhu cầu đồng cho hệ thống điện: trong tình huống này, tỷ lệ nhu cầu đồng cho các trung tâm dữ liệu và các nguồn phát điện mới bổ sung có khả năng nâng cao lên khoảng 5%.

Không phải ngẫu nhiên, nhôm cũng có tình huống tương tự. Nhôm trong trung tâm dữ liệu chủ yếu được ứng dụng vào tủ và khung, hệ thống làm mát (tản nhiệt, bộ trao đổi nhiệt), vỏ bọc thanh dẫn điện, tủ phân phối, v.v. Các tính toán cho thấy, cộng thêm nhôm cho tủ và hệ thống làm mát, đơn vị trung tâm dữ liệu 1GW tiêu thụ khoảng 0.4—0.6 tấn nhôm. Ở phía cung cấp nhôm điện phân, công suất của Trung Quốc đã ở mức cao, trong khi mở rộng sản xuất ở nước ngoài do hạn chế về điện và chi phí không đáp ứng được tiến độ kỳ vọng, dẫn đến nhu cầu mới đại diện cho trung tâm dữ liệu và lưu trữ dễ dàng chuyển hóa thành việc tăng giá và lợi nhuận.

(Bài viết này đã được đăng trên Tạp chí Thị trường Chứng khoán vào ngày 21 tháng 3. Tác giả là Quản lý Quỹ chiến lược ưu tiên của HSBC Jintrust, Chiến lược đôi, Quản lý quỹ vùng Châu Giang. Quan điểm của khách mời chỉ đại diện cho cá nhân, không đại diện cho lập trường của tạp chí.)