Tóm tắt điều hành

Với sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo (AI) và các mô hình quy mô lớn, nhu cầu về sức mạnh tính toán của trung tâm dữ liệu tăng vọt, kéo theo nhu cầu điện năng cũng tăng nhanh. Dữ liệu từ các quốc gia cho thấy tốc độ tăng trưởng phụ tải của trung tâm dữ liệu AI vượt xa tốc độ tăng trưởng điện năng tổng thể. Một báo cáo dự đoán đến năm 2030, lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu sẽ tăng gấp đôi. Tại Trung Quốc, báo cáo của Bộ Năng lượng và ngành công nghiệp cho thấy, lượng điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu năm 2022 là khoảng 77 TWh (terawatt-giờ), dự kiến sẽ tăng lên 400 TWh vào năm 2030. Một số nghiên cứu thậm chí cho rằng, với xu hướng tăng trưởng hình kim tự tháp, đến năm 2030, nhu cầu có thể đạt 600 TWh. Hiện tại, lượng điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu Trung Quốc chiếm chưa đến 3% tổng lượng điện tiêu thụ toàn quốc, nhưng tốc độ tăng trưởng đáng kinh ngạc. Ví dụ, tại Khu mới Quý An, tỉnh Quý Châu, lượng điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu trong 5 tháng đầu năm 2025 đã tăng 452,7% so với cùng kỳ; Thị trường Hoa Kỳ cũng dự báo sự tăng trưởng mạnh mẽ của phụ tải trung tâm dữ liệu trước năm 2030, dẫn đến thiếu hụt nguồn cung. Thiếu điện đã trở thành nút thắt quan trọng cho sự phát triển sức mạnh tính toán AI. Morgan Stanley Hoa Kỳ ước tính rằng đến năm 2028, các trung tâm dữ liệu Hoa Kỳ có thể đối mặt với khoảng trống công suất lên tới 13–44 GW (khoảng 20%). Trong bối cảnh này, các bên đang tìm kiếm các giải pháp đa dạng hóa nguồn cung và tiết kiệm năng lượng, từ nâng cấp lưới điện, phát điện tại chỗ đến năng lượng tái tạo và công nghệ lưu trữ, cũng như làm mát tiên tiến và tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng. Mỗi giải pháp đều có chi phí, khả năng mở rộng và chu kỳ triển khai riêng, cần được xem xét tổng thể.

Báo cáo này hệ thống hóa các đặc điểm nhu cầu về điện năng và PUE của trung tâm dữ liệu trong giai đoạn AI/mô hình lớn, tổng hợp các giải pháp cung cấp điện và tiết kiệm năng lượng hiện tại cùng các nhà cung cấp chính, phân tích các công nghệ tiềm năng trong tương lai và mức độ trưởng thành của chúng, đánh giá quy mô thị trường và cơ hội đầu tư trong các lĩnh vực liên quan, và cuối cùng đưa ra các khuyến nghị đầu tư trọng điểm trong ngắn hạn/trung hạn/dài hạn. Thông qua các công cụ trực quan như bảng biểu và biểu đồ Gantt, các đặc điểm của từng giải pháp và các doanh nghiệp chính được so sánh, cung cấp hướng dẫn hành động rõ ràng và cảnh báo rủi ro cho các nhà đầu tư.

Định nghĩa vấn đề

• Nhu cầu sức mạnh tính toán và điện năng tăng vọt: Việc huấn luyện và suy luận các mô hình AI lớn đòi hỏi sức mạnh tính toán cao liên tục, thúc đẩy các thiết bị CNTT như máy chủ, GPU hoạt động ở tải cao. Nghiên cứu của Đại học Stanford cho thấy, việc huấn luyện một lần GPT-3 tiêu thụ khoảng 1,28 triệu kWh điện (1,28 GWh). Với sự gia tăng quy mô mô hình và các ứng dụng thời gian thực, mật độ công suất trên mỗi tủ rack đã tăng từ 10–30 kW truyền thống lên 120–132 kW, dự kiến đạt 600 kW vào năm 2027 và các tủ rack cấp megawatt xuất hiện trước năm 2030. Tính toán mật độ cao mang đến thách thức về tản nhiệt, đẩy mức tiêu thụ năng lượng cơ sở hạ tầng của trung tâm dữ liệu (PUE) lên cao. Trung Quốc đặt mục tiêu giảm PUE của các trung tâm dữ liệu lớn xuống dưới 1,25 vào năm 2025, trong khi các quốc gia như Đức yêu cầu lỏng lẻo hơn (1,5 vào năm 2027). Các khu vực phát triển kinh tế phía Đông có nhu cầu lớn về sức mạnh tính toán, nhưng nguồn cung điện ngày càng căng thẳng, do đó dự án "Toán học phía Đông, Tính toán phía Tây" thúc đẩy xây dựng các trung tâm dữ liệu ở các khu vực năng lượng mới phía Tây để giảm bớt áp lực cho phía Đông.
• Tình trạng thiếu điện và phân bố khu vực: Trên toàn cầu, công suất trung tâm dữ liệu tập trung cao độ ở Hoa Kỳ, EU và Trung Quốc. Báo cáo của IEA chỉ ra rằng Hoa Kỳ, Trung Quốc và EU hiện chiếm khoảng 82% công suất trung tâm dữ liệu toàn cầu, và hơn 85% công suất mới trong tương lai vẫn tập trung ở ba khu vực này. Điều này gây áp lực cục bộ lên lưới điện, ví dụ như khu vực "Hành lang Trung tâm dữ liệu" Virginia, Hoa Kỳ, nơi tiêu thụ điện thương mại tăng gần 30 triệu MWh từ 2019–2025, chỉ đứng sau Texas. Morgan Stanley dự đoán đến năm 2028, Hoa Kỳ có thể đối mặt với khoảng trống 13–44 GW. Lượng điện tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu Trung Quốc chiếm khoảng 0,9% –2,7% tổng lượng điện tiêu thụ toàn quốc, nhưng tốc độ tăng trưởng đã chậm lại trong những năm gần đây và có sự khác biệt lớn giữa các dự báo. Dữ liệu từ Cục Năng lượng Quốc gia cho thấy, năm 2022, các trung tâm dữ liệu trên toàn quốc tiêu thụ 77 TWh điện, dự kiến 150–200 TWh vào năm 2025 và có thể lên tới 400 TWh vào năm 2030; ước tính của Goldman Sachs còn táo bạo hơn, gần 600 TWh vào năm 2030. Về mặt khu vực, các khu vực giàu năng lượng phía Tây như Quý Châu, Nội Mông thông qua các chính sách hỗ trợ khuyến khích các trung tâm dữ liệu tiêu thụ trực tiếp điện xanh từ gió và mặt trời, trong khi các khu vực ven biển phía Đông Nam vốn đã có tải điện cao, các dự án mới phải dựa vào truyền tải đường dài và năng lượng đa dạng để đảm bảo.
• Nhu cầu về PUE và hiệu quả năng lượng: Hiệu quả năng lượng của trung tâm dữ liệu thường được đo bằng PUE. Các địa phương trên khắp Trung Quốc đang đặt ra các yêu cầu khắt khe hơn về PUE: các thành phố như Bắc Kinh, Thâm Quyến đã yêu cầu PUE cho các trung tâm dữ liệu lớn là 1,2–1,25; trong quy hoạch "Toán học phía Đông, Tính toán phía Tây", mục tiêu PUE cho các nút phía Đông là 1,25 và phía Tây là 1,2. Dưới chính sách "Carbon kép", ngưỡng PUE cho các trung tâm dữ liệu lớn mới xây dựng đã giảm xuống 1,3 hoặc thậm chí thấp hơn. Làm mát hiệu quả và tối ưu hóa năng lượng trở thành hướng đi quan trọng, chẳng hạn như công nghệ làm mát bằng chất lỏng có thể giảm PUE xuống dưới 1,1. Nhìn chung, các trung tâm dữ liệu AI yêu cầu độ ổn định cao của nguồn cung cấp điện (không gián đoạn), đồng thời cần cải thiện tỷ lệ sử dụng thiết bị CNTT, giảm mức tiêu thụ điện năng khi làm mát và ở chế độ chờ để cải thiện PUE.

Các giải pháp hiện có

Giải pháp phía lưới điện

• Mở rộng và đường dây chuyên dụng: Xây dựng thêm nhà máy điện (nhiệt điện, điện hạt nhân, thủy điện, v.v.) và đường dây truyền tải điện siêu cao áp là các biện pháp mở rộng truyền thống và cơ bản. Các công ty điện lực như State Grid và China Southern Power Grid đã đầu tư hàng nghìn tỷ nhân dân tệ để mở rộng lưới điện, thúc đẩy các dự án truyền tải điện siêu cao áp để hỗ trợ vận chuyển năng lượng mới từ phía Tây sang phía Đông. Chu kỳ nâng cấp lưới điện quy mô lớn dài (thường 5–10 năm), chi phí cao, nhưng khi hoàn thành có thể cải thiện toàn diện khả năng chịu tải điện. Ưu điểm: Cung cấp điện ổn định, quy mô lớn, hiệu quả lâu dài; Nhược điểm: Đầu tư lớn, thời gian xây dựng dài, cần sự phối hợp chính sách.
• Đáp ứng nhu cầu và giá điện theo giờ: Đưa các hộ tiêu thụ lớn như trung tâm dữ liệu vào cơ chế đáp ứng nhu cầu, thông qua giá điện cao điểm/thấp điểm hoặc giá điện thời gian thực để khuyến khích sử dụng điện lệch giờ. Trung Quốc hiện đang chủ yếu áp dụng chính sách giá điện cao điểm/thấp điểm, nhưng hiệu quả còn hạn chế. Một số khu vực ở Hoa Kỳ và EU cũng đang thí điểm điều tiết phụ tải trung tâm dữ liệu, chẳng hạn như tạm thời hạn chế các phụ tải không quan trọng của trung tâm dữ liệu khi lưới điện căng thẳng. Ưu điểm: Giảm nhu cầu cao điểm thông qua khuyến khích thị trường, giảm bớt căng thẳng ngắn hạn; Nhược điểm: Ảnh hưởng lớn đến hoạt động của trung tâm dữ liệu, cần điều phối tinh vi và kiểm soát thông minh, hiện tại các nhà khai thác ít sẵn sàng tham gia.
• Microgrid và nhà máy điện ảo: Triển khai hệ thống microgrid tích hợp phát điện, lưu trữ và sử dụng tại chỗ, kết hợp trung tâm dữ liệu với điện mặt trời, điện gió và lưu trữ năng lượng tại chỗ. Ví dụ, dự án trình diễn "gió-mặt trời-lưu trữ" của Tencent tại Trung tâm dữ liệu Đông Viên, Hòe Lai đã tích hợp 11 MW điện mặt trời trên mái nhà, 150 kW điện gió và 1,376 MWh lưu trữ, đạt được sự bổ sung đa năng lượng. Ưu điểm: Có thể sử dụng năng lượng tái tạo tại chỗ để giảm bớt sự phụ thuộc vào lưới điện bên ngoài, đồng thời lưu trữ có thể làm phẳng biến động; Nhược điểm: Yêu cầu cao về mặt bằng, đầu tư ban đầu lớn, xây dựng và điều phối phức tạp.

Hình: Tại mái nhà và khuôn viên của Trung tâm dữ liệu Tencent ở Hòe Lai, tỉnh Hà Bắc, đã xây dựng 11 MW điện mặt trời và điện gió, cung cấp điện sạch cho trung tâm dữ liệu thông qua microgrid điện mặt trời + điện gió + lưu trữ.

Phát điện tại chỗ

• Tuabin khí và tổ máy khí đốt: Tuabin khí có hiệu suất cao (chu trình đơn giản 40%, chu trình hỗn hợp cao hơn), khởi động nhanh (trong vài phút), lượng khí thải thấp, đã được sử dụng rộng rãi trong điều chỉnh phụ tải của nhà máy điện và nguồn điện dự phòng. Trong lĩnh vực trung tâm dữ liệu AI, tuabin khí có thể được sử dụng như nguồn điện chính hoặc dự phòng để bổ sung, có thể cải thiện đáng kể độ ổn định của hệ thống. Dự kiến trong vài năm tới, nhu cầu về tuabin khí cho các trung tâm dữ liệu tại Hoa Kỳ và toàn cầu sẽ có tốc độ tăng trưởng kép hàng năm lần lượt là 18% và 15%, với nhu cầu mới toàn cầu khoảng 40 GW vào năm 2030. Ưu và nhược điểm: Tổ máy khí đốt đáp ứng nhanh, lượng khí thải carbon thấp hơn dầu diesel, có thể sử dụng mạng lưới khí đốt hiện có, nhược điểm là chi phí đầu tư và bảo trì một lần cao, và cần nguồn cung khí đốt ổn định.
• Máy phát điện diesel/dầu: Giải pháp dự phòng truyền thống, công nghệ hoàn thiện, đầu tư ban đầu thấp, phù hợp cho các trường hợp khẩn cấp ngắn hạn hoặc cung cấp điện độc lập ở các khu vực xa xôi. Nhược điểm là hiệu suất thấp (≈30%), chi phí nhiên liệu và bảo trì cao, tiếng ồn và khí thải lớn, thường chỉ được sử dụng như nguồn bổ sung ngắn hạn hoặc dự phòng khẩn cấp (thường kết hợp với UPS).
• Pin nhiên liệu: Công nghệ pin nhiên liệu như SOFC (pin nhiên liệu oxit rắn) có thể tạo ra điện tại chỗ, tốc độ đáp ứng nhanh (cấp giây), hoạt động rất im lặng. Dự án mới nhất của Oracle đã lên kế hoạch sử dụng pin nhiên liệu Bloom Energy để cung cấp 2,45 GW toàn bộ điện năng cho khu trung tâm dữ liệu AI. Pin nhiên liệu có lượng khí thải carbon thấp (≈ 500 g/kWh khi sử dụng khí đốt tự nhiên), có thể thay thế một phần ứng dụng của tuabin khí và dầu diesel. Ưu và nhược điểm: Độ tin cậy cao, bảo trì thấp; Nhược điểm: Chi phí công nghệ cao, tuổi thọ hạn chế, cần mua sắm trước hoặc tự sản xuất hydro để mở rộng trong tương lai, ngắn hạn chủ yếu sử dụng khí đốt tự nhiên.

Năng lượng tái tạo và lưu trữ

• Điện mặt trời, điện gió: Sử dụng năng lượng tái tạo để cung cấp trực tiếp cho trung tâm dữ liệu có thể giảm đáng kể lượng khí thải carbon. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây nước ngoài đã ký kết các thỏa thuận mua bán điện xanh dài hạn: Google ký PPA điện mặt trời/gió 1,5 TWh trong 15 năm với TotalEnergies của Pháp; Meta đã ký nhiều thỏa thuận mua bán điện hạt nhân để đảm bảo cung cấp điện sạch. Tại Trung Quốc, các trung tâm dữ liệu phía Đông đang dần khám phá bố trí điện mặt trời gần đó, trong khi các trung tâm dữ liệu mới xây dựng ở các khu vực giàu tài nguyên gió và mặt trời phía Tây thường đi kèm với các trang trại điện gió và mặt trời. Ưu và nhược điểm: Chi phí nhiên liệu bằng không, được chính sách hỗ trợ lớn; Nhược điểm: Biến động mạnh, cần lưu trữ quy mô lớn hoặc điều phối linh hoạt để sử dụng đáng tin cậy.
• Hệ thống lưu trữ năng lượng: Chủ yếu là pin lithium-ion, thủy điện tích năng và lưu trữ hydro. Pin lithium (như Tesla Powerpack, sản phẩm của CATL) có thể cung cấp các chức năng như điều chỉnh phụ tải ngắn hạn, dự phòng UPS cho trung tâm dữ liệu; dự kiến trong 5 năm tới, lưu trữ năng lượng cho trung tâm dữ liệu sẽ tăng trưởng mạnh mẽ. Các dự án thủy điện tích năng bị giới hạn về mặt địa lý, nhưng đã được sử dụng rộng rãi ở cấp độ lưới điện trung tâm để làm phẳng sản xuất năng lượng tái tạo. Lưu trữ hydro (sản xuất hydro và sau đó sử dụng pin nhiên liệu hoặc tuabin khí để phát điện) có tiềm năng lưu trữ dài hạn quy mô lớn khi chi phí hydro giảm. Ưu và nhược điểm: Hệ thống pin đáp ứng nhanh, có thể bố trí gần đó; lưu trữ hydro có thể lưu trữ quy mô lớn trong thời gian dài; Nhược điểm: Tuổi thọ/suy giảm của pin, cần làm mát; đầu tư lớn cho thủy điện/hydro, hiệu suất thấp (hydro ~ 30% hiệu suất chu trình).

Quản lý nhiệt và tối ưu hóa năng lượng

• Làm mát bằng chất lỏng và làm mát ngâm: Làm mát bằng không khí truyền thống tiêu thụ năng lượng làm mát rất lớn ở mật độ công suất siêu cao. Làm mát bằng chất lỏng (làm mát bằng tấm, ngâm) có hiệu suất dẫn nhiệt cao hơn nhiều so với làm mát bằng không khí, có thể giảm đáng kể PUE. Theo thống kê, tỷ lệ thâm nhập hiện tại của làm mát bằng chất lỏng trong trung tâm dữ liệu chỉ là 13%, dự kiến sẽ tăng lên 33% vào năm 2030, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường là 41% từ 2023–28. Làm mát bằng chất lỏng có thể đạt PUE < 1,13 cho tủ rack, hỗ trợ tản nhiệt trên 160 kW/tủ. Có các nhà cung cấp giải pháp làm mát ngâm trong và ngoài nước (như Submer, 3M, Iceotope, v.v.) và các trường hợp triển khai, chính phủ và các nhà sản xuất đã coi đây là biện pháp quan trọng để giảm PUE. Ưu và nhược điểm: Hiệu suất năng lượng cao, hỗ trợ mật độ cao; Nhược điểm: Cần sửa đổi khả năng tương thích của máy chủ, yêu cầu cao đối với cơ sở hạ tầng (quản lý môi trường chất lỏng).
• Thu hồi nhiệt thải: Thu hồi nhiệt thải từ trung tâm dữ liệu để sử dụng cho sưởi ấm tòa nhà hoặc nguồn nhiệt công nghiệp, có thể cải thiện thêm hiệu quả năng lượng tổng thể. Một số thành phố phía Bắc đã thí điểm sử dụng nhiệt thải cấp thấp từ trung tâm dữ liệu để sưởi ấm. Ưu và nhược điểm: Tiết kiệm năng lượng nhiệt, giảm tiêu thụ nhiên liệu sưởi ấm; Nhược điểm: Bị hạn chế về mặt địa lý và mạng lưới đường ống, tỷ lệ thu hồi thấp, thường được thúc đẩy đồng thời với việc cải tạo phòng máy hiệu quả cao.
• Phần mềm tối ưu hóa lịch trình tiêu thụ năng lượng: Tối ưu hóa lịch trình tải thông qua AI/thuật toán, lên lịch các tác vụ tính toán không thời gian thực vào thời điểm căng thẳng điện thấp hoặc khi có đủ điện tái tạo, hoặc phân bổ tải thông minh giữa các rack. Một số nhà khai thác IDC và các công ty công nghệ đã phát triển nền tảng quản lý năng lượng nội bộ, thực hiện lập lịch nhạy cảm QoS cho tải tính toán để giảm nhu cầu cao điểm. Ưu và nhược điểm: Đầu tư phần mềm nhỏ, có thể điều chỉnh linh hoạt; Nhược điểm: Cần khả năng tương thích phần cứng, hiệu quả bị giới hạn bởi loại tải và yêu cầu kinh doanh.
• Di dời và biên: Di dời khu vực: Di chuyển một phần nhu cầu sức mạnh tính toán đến các khu vực có điện dồi dào và chi phí thấp, chẳng hạn như chính sách "Toán học phía Đông, Tính toán phía Tây" của Trung Quốc khuyến khích bố trí các trung tâm tính toán ngoại tuyến ở phía Tây; ở nước ngoài, cũng có các trường hợp nhà cung cấp dịch vụ đám mây đầu tư vào các tiểu bang giàu tài nguyên tái tạo như Texas, Indiana. Di dời thời gian: Lên lịch các tác vụ có thể trì hoãn như huấn luyện vào ban đêm hoặc thời điểm nhu cầu điện thấp điểm để giảm cao điểm. Ưu và nhược điểm: Làm phẳng hiệu quả tải tổng thể; Nhược điểm: Di dời cần xem xét độ trễ mạng và tính liên tục của kinh doanh, lịch trình cần hệ thống hỗ trợ chi tiết.

(Lưu ý: Bảng trên chỉ là ví dụ, mỗi loại giải pháp còn có các nhà cung cấp khác; chu kỳ triển khai và phạm vi chi phí khác nhau rất nhiều tùy theo quy mô dự án.)

Các giải pháp tiềm năng trong tương lai và hướng nghiên cứu

• Công nghệ làm mát hiệu quả hơn: Tiếp tục thúc đẩy đổi mới công nghệ làm mát bằng chất lỏng, chẳng hạn như làm mát hai pha, làm mát vi kênh, làm mát thích ứng dựa trên vật liệu thay đổi pha. Các hướng nghiên cứu bao gồm hệ thống làm mát dạng xoáy, thiết kế máy chủ làm mát bằng chất lỏng, vật liệu mới cho chất lỏng làm mát ngâm, v.v. Trong ngắn hạn (1–3 năm), ứng dụng làm mát bằng chất lỏng sẽ được mở rộng hơn nữa, mức độ trưởng thành công nghệ dần được cải thiện; Trung và dài hạn (3–7 năm), có thể xuất hiện chất lỏng làm việc chênh lệch nhiệt độ cao hơn và kiểm soát tự động; Dài hạn (7–15 năm), dự kiến sẽ phát triển các bộ phận làm mát cấp megawatt và hệ thống thu hồi nhiệt hiệu quả hơn.
• Mua sắm điện carbon trung tính: Đẩy nhanh phát triển cơ chế mua bán điện xanh và giao dịch carbon, ví dụ các doanh nghiệp ký kết nhiều PPA dài hạn hơn, đầu tư vào nhà máy điện ảo, mua chứng chỉ xanh, v.v. Về mặt công nghệ, có thể sử dụng blockchain và các biện pháp khác để đảm bảo tính minh bạch của giao dịch điện xanh. Với sự hoàn thiện của cơ chế thị trường, hiệu quả trong ngắn hạn (hầu hết các hành động đã được thực hiện); Trung và dài hạn, có thể hình thành chuỗi cung ứng năng lượng carbon trung tính ổn định.
• Phát điện bằng nhiên liệu hydro: Tuabin khí hoặc pin nhiên liệu sử dụng hydro làm nhiên liệu, loại bỏ khí thải carbon hóa thạch. Trong 10–15 năm tới, khi chi phí hydro xanh giảm, các nguồn điện dự phòng và bù đắp chủ yếu bằng hydro sẽ được xây dựng. Hiện tại, Nhật Bản, Đức và các quốc gia khác đã trình diễn các dự án cung cấp điện bằng pin nhiên liệu hydro. Mức độ trưởng thành công nghệ thấp, dự kiến sẽ thương mại hóa dần trong trung và dài hạn (7–15 năm).
• Microgrid và hệ thống năng lượng phân tán: Tích hợp microgrid thông minh hướng đến khu trung tâm dữ liệu, bao gồm kết nối lưới DC cho gió-mặt trời-lưu trữ, nhà máy điện ảo, v.v. Có thể sắp xếp linh hoạt các nguồn điện, tải và lưu trữ, hỗ trợ tự chủ cục bộ và điều chỉnh cao điểm. Về mặt công nghệ, cần các bộ biến tần hiệu suất cao, quản lý lưu trữ, hệ thống điều phối lưới vi mô. Ngắn hạn (1–3 năm) thúc đẩy mô hình microgrid năng lượng tái tạo + lưu trữ, trung và dài hạn hình thành các mô hình kinh doanh và sản phẩm có thể nhân rộng.
• Truyền tải siêu dẫn: Cáp siêu dẫn nhiệt độ cao có thể giảm đáng kể tổn thất truyền tải, giải quyết tắc nghẽn truyền tải đường dài. Trung Quốc đã nghiên cứu các đường dây trình diễn siêu dẫn trong lĩnh vực truyền tải điện siêu cao áp và phân phối điện. Dự kiến do hạn chế về vật liệu và chi phí, ứng dụng thương mại vẫn đang trong giai đoạn triển vọng (trung và dài hạn 3–7 năm cần đột phá về chi phí vật liệu; 7–15 năm có thể bắt đầu triển khai quy mô lớn).
• Thu hồi năng lượng và chuyển đổi nhiệt điện: Khám phá việc sử dụng bức xạ điện từ từ các thiết bị như máy chủ hoặc phát điện chênh lệch nhiệt độ (vật liệu nhiệt điện, phát điện nhiệt âm và các lĩnh vực mới khác) để thu hồi nhiều năng lượng hơn từ góc độ hệ thống. Hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu phòng thí nghiệm, tiềm năng dài hạn lớn, có thể thấy các nguyên mẫu thương mại sau 7–15 năm.
• Quản lý năng lượng thích ứng bằng AI: Sử dụng trí tuệ nhân tạo để tự học và tối ưu hóa nhu cầu điện và làm mát, chẳng hạn như quản lý năng lượng bên trong chip AI, tối ưu hóa luồng nhiệt toàn bộ máy, dự đoán và lập lịch thời gian thực, v.v. Google DeepMind đã được áp dụng trong tối ưu hóa PUE của trung tâm dữ liệu. Với sự tiến bộ của thuật toán và hỗ trợ của công nghệ 5G/Internet vạn vật, có thể triển khai dần trong ngắn hạn, và trong tương lai trung và dài hạn sẽ trở thành tiêu chuẩn vận hành và bảo trì của trung tâm dữ liệu.

Các công nghệ trên được sắp xếp theo mức độ trưởng thành, ngắn hạn (1–3 năm) có thể tập trung vào "phối hợp năng lượng và sức mạnh tính toán" (nguồn-lưới-tải-lưu trữ), làm mát bằng chất lỏng hiệu quả hơn, lưu trữ phân tán, tối ưu hóa lịch trình thuật toán, v.v.; trung hạn (3–7 năm) chú trọng ứng dụng hydro, thương mại hóa microgrid, lưu trữ thể rắn, xác minh công nghệ siêu dẫn, v.v.; dài hạn (7–15 năm) tập trung vào tính khả thi và thương mại của các công nghệ đột phá (vật liệu làm mát tiên tiến, thu hồi nhiệt điện, lưới điện toàn hydro, v.v.).

• Nhà cung cấp dịch vụ đám mây/nhà khai thác trung tâm dữ liệu: Toàn cầu: AWS, Microsoft Azure, Google Cloud, Meta, Oracle, v.v., và tại Trung Quốc: Alibaba Cloud, Tencent Cloud, Baidu Cloud, Huawei Cloud, v.v. Các công ty này vừa là người sử dụng sức mạnh tính toán khổng lồ, vừa bố trí các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu và đầu tư vào các cơ sở điện phụ trợ (như tự xây dựng nhà máy nhiệt điện kết hợp hoặc PPA trực tiếp). Ví dụ, Microsoft hợp tác với Chevron xây dựng nhà máy điện khí-lưu trữ 4 GW ở Texas; Google ký PPA dài hạn với TotalEnergies của Pháp; các nhà khai thác Trung Quốc thông qua chiến lược "phối hợp tính toán và điện" hợp tác với các công ty điện lực để quy hoạch bố trí sức mạnh tính toán.
• Công ty điện lực: State Grid, China Southern Power Grid, SPIC, Huaneng Group, Huadian Group, China Three Gorges Corporation và các doanh nghiệp điện lực nhà nước lớn khác của Trung Quốc, cũng như GE Vernova, Siemens Energy, Mitsubishi Heavy Industries và các nhà cung cấp thiết bị và nhà khai thác phát điện toàn cầu. State Grid có kế hoạch đầu tư 4 nghìn tỷ vào xây dựng lưới điện thông minh và truyền tải siêu cao áp, nhiều doanh nghiệp đang đẩy nhanh các dự án phát điện năng lượng tái tạo, thủy điện tích năng và phát điện bằng hydro. Lợi thế và rủi ro cạnh tranh: Các doanh nghiệp nhà nước có thể nhận được hỗ trợ chính sách và lợi thế quy mô, nhưng chu kỳ hoàn vốn đầu tư dài, cần điều phối cân bằng khu vực; Các nhà sản xuất năng lượng phương Tây có công nghệ trưởng thành, nhưng phải đối mặt với cạnh tranh nội địa hóa của Trung Quốc và rủi ro thương mại quốc tế.
• Nhà sản xuất UPS và máy phát điện: Schneider Electric, Emerson (Vertiv), Huawei Digital Power cung cấp UPS và hệ thống cung cấp điện chính xác; Caterpillar (CAT), Kohler (SDMO), Weichai Power, Cummins sản xuất máy phát điện dự phòng dầu/khí. Các công ty Trung Quốc như Weichai đã bố trí trong lĩnh vực pin nhiên liệu. Lợi thế/rủi ro: Các nhà sản xuất này có sản phẩm trưởng thành, thị phần ổn định; nhưng giá tương đối cao, chịu ảnh hưởng của chuỗi cung ứng toàn cầu và biến động giá nguyên liệu thô.
• Nhà sản xuất lưu trữ năng lượng và pin: Tesla (Powerpack/Megapack), CATL, BYD, Gotion High-Tech và các nhà cung cấp pin lithium và hệ thống lưu trữ năng lượng hoàn chỉnh; Ningbo Shenli, Nandian Power tập trung vào UPS trung tâm dữ liệu và ắc quy; các dự án lưu trữ năng lượng tái tạo quy mô lớn thì có China Three Gorges Corporation, Sinohydro, v.v. Các công ty công nghệ mới như pin sắt-không khí, pin natri-ion như Liancheng CNC (Energus) hoặc Envision Energy cũng đáng chú ý. Lợi thế/rủi ro: Chi phí pin tiếp tục giảm, có thể triển khai nhanh chóng, nhu cầu toàn cầu mạnh mẽ; nhưng suy giảm tuổi thọ, quản lý nhiệt và chuỗi cung ứng (lithium, coban) là rủi ro chính.
• Nhà sản xuất làm mát bằng chất lỏng/ngâm: Quốc tế: 3M, Submer, Asperitas, GRC, Iceotope cung cấp các giải pháp làm mát ngâm một pha và hai pha; giải pháp làm mát bằng tấm như Nutanix (CORE), Huawei cũng đang thúc đẩy. Trong nước: Haida Zhileng, Jingdong Digital có bố trí trong lĩnh vực làm mát bằng chất lỏng cho trung tâm dữ liệu. Lợi thế/rủi ro: Các nhà sản xuất làm mát bằng chất lỏng có rào cản kỹ thuật cao, thường tập trung vào các ứng dụng hiệu suất cao, thị trường có không gian tăng trưởng lớn; nhưng cần phối hợp với các nhà sản xuất máy chủ, giáo dục khách hàng, kinh nghiệm áp dụng và vận hành ban đầu còn ít.
• Phần mềm quản lý năng lượng: Emerson (GE Digital), Schneider EcoStruxure, Carbon Satellite cung cấp nền tảng quản lý năng lượng thông minh; OPAL-RT, National Instruments cung cấp hệ thống mô phỏng và điều khiển; Alibaba, Tencent và các nhà cung cấp dịch vụ đám mây khác cũng tự phát triển hệ thống lập lịch. Lợi thế/rủi ro: Các giải pháp phần mềm và AI linh hoạt, dễ triển khai, có thể lặp lại nhanh chóng; nhưng hiệu quả phụ thuộc vào chất lượng dữ liệu và thuật toán, yêu cầu cao về cải tạo mạng hiện có và nhân tài, mức độ tiêu chuẩn hóa hiện còn thấp.
• Các công ty khởi nghiệp và đổi mới: Ví dụ như Kalray (chip AI hiệu suất cao + mạng) của Hoa Kỳ, Qiyuanbo, Jingji Micro (chip AI) của Trung Quốc, mặc dù không phải là công ty năng lượng truyền thống, nhưng việc cải thiện hiệu quả sức mạnh tính toán của họ cũng gián tiếp ảnh hưởng đến nhu cầu năng lượng; Shenlan Electric, Green Ray (công nghệ làm mát bằng chất lỏng) theo kịp xu hướng khởi nghiệp; Weichai, Envision khám phá các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng. Khi đánh giá các công ty này, cần chú ý đến tính khả thi về kỹ thuật, rào cản bằng sáng chế và khả năng huy động vốn.

Cơ hội đầu tư và phân tích rủi ro

Cơ hội lĩnh vực chuyên sâu: Các lĩnh vực tiềm năng cao bao gồm thiết bị làm mát hiệu quả, hệ thống lưu trữ năng lượng, microgrid thông minh, thiết bị phát điện mới (pin nhiên liệu / hydro), thỏa thuận mua bán điện xanh, v.v. Dự kiến thị trường điện xanh và lưu trữ cho trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ ở mức hàng chục tỷ đô la, với tốc độ tăng trưởng hàng năm hàng chục phần trăm. Ví dụ, thị trường làm mát bằng chất lỏng dự kiến CAGR 41% từ 2023–28; thị trường tuabin khí tăng trưởng kép 3,6% từ 2023–30, trong đó nhu cầu từ trung tâm dữ liệu tăng 15% hàng năm; đầu tư năng lượng tái tạo phụ trợ cho trung tâm dữ liệu toàn cầu cũng tăng trưởng hai con số.

Ước tính quy mô thị trường: Có thể tham khảo các báo cáo ngành và suy luận. Theo dự đoán của IEA, đến năm 2030, lượng điện tiêu thụ của trung tâm dữ liệu toàn cầu ≈ 945 TWh, giả sử mỗi kWh điện tương ứng với khoảng 0,5 đô la chi tiêu cho năng lượng và cơ sở hạ tầng liên quan, thị trường không gian trong thập kỷ tới sẽ vượt quá 100 tỷ đô la. Đối với Trung Quốc, mục tiêu của chính phủ là 400 TWh điện cho trung tâm dữ liệu vào năm 2030, nhu cầu chuyển đổi điện và tiết kiệm năng lượng tương ứng chiếm tỷ trọng đáng kể trong toàn cầu (khoảng 1/3). Ngoài ra, các thị trường phụ trợ liên quan như UPS, pin, thiết bị phân phối điện, thiết bị làm mát trên toàn cầu tổng cộng hàng chục tỷ đô la.

Tốc độ tăng trưởng và yếu tố thúc đẩy: Theo dự báo của các tổ chức khác nhau, mật độ công suất trung tâm dữ liệu, công suất hiện tại và mới đang trong giai đoạn tăng trưởng nhanh. Các yếu tố thúc đẩy chính bao gồm bùng nổ nhu cầu sức mạnh tính toán AI, chính sách "Carbon kép" của chính phủ, tăng trưởng kinh tế số, v.v. Ước tính thận trọng, trong 5 năm tới, nhu cầu điện của trung tâm dữ liệu sẽ tăng trưởng kép hàng năm trên 10%, và thị trường thiết bị tương ứng cũng sẽ tăng trưởng trên 10–20%. Cửa ngõ đầu tư: Có thể tham gia thông qua nhiều cách - đầu tư trực tiếp vào các công ty niêm yết có liên quan (như nhà sản xuất thiết bị điện, công ty lưu trữ, v.v.), trái phiếu (dự án lưới điện và năng lượng mới), tài trợ dự án (tham gia các nhà máy lưu trữ/năng lượng mới quy mô lớn), mua lại hoặc đầu tư vốn cổ phần (công ty khởi nghiệp công nghệ xanh), quỹ ngành, v.v. Các quỹ phòng hộ, quỹ năng lượng xanh và quỹ cổ phần tư nhân tập trung vào cơ sở hạ tầng AI cũng là lựa chọn.

Cửa sổ thời gian và lối thoát: Xem xét sự phát triển của công nghệ và chính sách, ngắn hạn (1–3 năm) phù hợp để bố trí trong các lĩnh vực chuyên sâu đã có mô hình kinh doanh, như UPS công suất lớn, thiết bị làm mát bằng chất lỏng, dự án microgrid; trung hạn (3–7 năm) có thể chú ý đến các công nghệ đang trong giai đoạn tăng trưởng nhưng có triển vọng rõ ràng như pin nhiên liệu hydro, lưu trữ sắt-không khí, nền tảng kiểm soát thông minh; dài hạn (7–15 năm) bố trí cần khả năng chịu rủi ro, như vật liệu mới, siêu dẫn nhiệt độ cao và các công nghệ tiên tiến khác. Các lối thoát bao gồm thu nhập từ dự án, chuyển nhượng vốn cổ phần, rút lui khỏi thị trường đại chúng (IPO), v.v.

Rủi ro chính sách và công nghệ: Rủi ro tiềm ẩn bao gồm các quy định mới của chính phủ về lưới điện và bất động sản (như chính sách hạn chế điện, kiểm tra sử dụng năng lượng), cắt giảm trợ cấp, thay thế công nghệ (ví dụ hydro thay thế tuabin khí), tắc nghẽn chuỗi cung ứng (chip, nguyên liệu pin), v.v. Cần cảnh giác với các yếu tố như tốc độ cải cách thị trường điện chậm, cơ chế giao dịch điện xanh không hoàn chỉnh dẫn đến không chắc chắn về lợi tức đầu tư. Về mặt công nghệ, các công nghệ mới không đạt hiệu suất dự kiến hoặc chi phí cao cũng tạo thành rủi ro.

Danh sách khuyến nghị

Dựa trên phân tích trên, theo thứ tự ưu tiên đầu tư (ngắn hạn/trung hạn/dài hạn), liệt kê 10 lĩnh vực/công ty trọng điểm (chỉ ví dụ, không cấu thành khuyến nghị đầu tư):

1. Nhà sản xuất thiết bị làm mát bằng chất lỏng cho trung tâm dữ liệu (ví dụ: Huawei Digital Power, Submer, Gaolan Shares của Trung Quốc, v.v.): Hưởng lợi ngắn hạn từ yêu cầu PUE và tủ rack mật độ cao, tỷ lệ thâm nhập thị trường tăng trưởng nhanh, lợi nhuận dự kiến ổn định, rủi ro công nghệ thấp.
2. Doanh nghiệp lưu trữ năng lượng (ví dụ: Tesla, CATL, BYD): Chi phí lưu trữ pin lithium tiếp tục giảm, có thể triển khai linh hoạt tại trung tâm dữ liệu và lưới điện. Không gian thị trường lớn trong 10 năm, tăng trưởng tốt, nhưng cần phòng ngừa rủi ro biến động giá nguyên liệu thô.
3. Doanh nghiệp tuabin khí và pin nhiên liệu (ví dụ: GE Vernova, Mitsubishi, Bloom Energy, Weichai Power): Nhu cầu về tổ máy dự phòng/điều chỉnh phụ tải trong thời đại AI rất mạnh mẽ, triển vọng đơn hàng mới lạc quan. Cần chú ý đến tác động của giá khí đốt và chính sách carbon đến chi phí.
4. Nhà tích hợp năng lượng mới phân tán (ví dụ: JinkoSolar, Goldwind, SPIC, v.v.): Khuyến khích mô hình microgrid gió+mặt trời+lưu trữ (xem giải pháp "Sức mạnh tính toán Phố Đông" của Huawei, v.v.), nhiều dự án ngắn hạn được triển khai, hỗ trợ chính sách mạnh mẽ, khả năng nhân rộng trung và dài hạn cao.
5. Nâng cấp lưới điện và phân phối thông minh (State Grid, China Southern Power Grid, Huawei NARI, v.v.): Là lĩnh vực trọng điểm chiến lược quốc gia, có ngân sách chính phủ và sự chứng thực chính sách. Chu kỳ đầu tư dài nhưng cơ bản ổn định, lợi nhuận tương đối chắc chắn.
6. Vận hành microgrid và nhà máy điện ảo (ví dụ: dự án nhà máy điện ảo của State Grid, Tebian Electric, v.v.): Hỗ trợ điều phối phối hợp phía trung tâm dữ liệu, có thể cải thiện tiêu thụ điện xanh, tiềm năng lớn sau khi cơ chế thị trường trưởng thành.
7. Nhà cung cấp dịch vụ năng lượng mới và giao dịch carbon: Nắm bắt cơ hội carbon trung tính, các doanh nghiệp nền tảng tư vấn và giao dịch (ví dụ: Carbon Satellite, Nengliu Tech, v.v.), nhu cầu dịch vụ ngắn hạn tăng trưởng ổn định, nhưng bị ảnh hưởng lớn bởi thay đổi chính sách.
8. Công ty phần mềm quản lý năng lượng thông minh (ví dụ: Schneider, Emerson, các doanh nghiệp AIoT trong nước): Có thể đạt được tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ thông qua nâng cấp phần mềm trong ngắn hạn, mô hình tài sản nhẹ, phù hợp với nhà đầu tư có khẩu vị rủi ro trung bình.
9. Doanh nghiệp công nghệ hydro (ví dụ: Toyota, Mitsubishi Heavy Industries (Hydrogen), CGN Hydrogen, v.v.): Chú ý đến triển vọng phát triển trung và dài hạn, mặc dù có ít dự án ngắn hạn nhưng tiềm năng dài hạn rất lớn, phù hợp cho bố trí dài hạn.
10. Nền tảng PPA gió-mặt trời và sàn giao dịch: Với sự tiến triển của công nghiệp hóa, dự kiến sẽ có nhiều nền tảng PPA chuyên nghiệp và thị trường giao dịch năng lượng tái tạo hơn, tham gia chia sẻ hoặc giao dịch hợp đồng điện dài hạn rủi ro thấp, có thể thu được lợi nhuận ổn định.

Các mục tiêu trên bao phủ các khâu chính của sự kết hợp giữa sức mạnh tính toán AI và năng lượng. Khi đầu tư, nên kết hợp quy mô vốn và khẩu vị rủi ro của bản thân để phân bổ đa dạng: ví dụ ngắn hạn có thể chú ý đến vốn cổ phần của các nhà sản xuất thiết bị và nhà khai thác, trung hạn bố trí tài trợ dự án cơ sở hạ tầng, dài hạn phân bổ quỹ công nghệ mới nổi hoặc cổ phiếu trắng. Đồng thời theo dõi chặt chẽ các chính sách trợ cấp của chính phủ, mức độ trưởng thành của lộ trình công nghệ và những thay đổi trong nhu cầu thị trường, điều chỉnh chiến lược kịp thời để kiểm soát rủi ro.