数据中心地理格局的终结：为什么传统市场无法在AI时代存活

更新于2025年12月11日

2025年12月更新： 美国数据中心电力需求从2024年的33 GW增长到2030年的120 GW——六年内几乎翻两番。北弗吉尼亚和凤凰城面临电力和水资源的根本性约束。Dominion Energy承认电网容量无法满足需求。新建输电设施需要7-10年的审批时间。电力供应现已取代传统因素成为选址的决定性条件。

北弗吉尼亚拥有全球最大的数据中心容量。数十年来，企业选择在此建设，因为光纤密度、客户邻近性和熟悉的监管环境使其成为显而易见的选择。凤凰城凭借类似的逻辑崛起：优惠的税收政策、充足的土地，以及足够的电网连接能力。

这两个市场都将在未来十年失去优势地位。

AI基础设施的大规模建设需要的电力规模是现有数据中心地理格局无法提供的。美国数据中心电力需求将从2024年的33 GW增长到2030年的120 GW甚至更多——六年内几乎翻两番。¹ 没有任何电网为此做好了规划。传统市场面临的物理硬约束，无论投入多少资金，都无法在必要的时间框架内克服。继续在北弗吉尼亚和凤凰城建设的企业正在犯下战略性错误，这些错误需要数年时间才能纠正。

2030年的赢家市场将由电力供应决定，而非现有数据中心的分布位置。核能容量、大规模可再生能源发电和电网余量将比光纤线路和客户邻近性更加重要。地理格局即将经历自行业诞生以来最剧烈的重新分配。

为什么传统市场面临根本性约束

北弗吉尼亚建立其主导地位依靠的是一系列特定优势：靠近联邦客户、光纤互联密度高，以及拥有技能娴熟的劳动力和完善的配套服务生态系统。这些优势创造了一个飞轮效应，每一座新设施都使该市场对下一座设施更具吸引力。

电力需求打破了这个飞轮。

服务北弗吉尼亚的主要电力公司Dominion Energy已公开承认，电网容量无法跟上数据中心的需求增长。² 新建输电基础设施需要7-10年的审批和建设时间。变电站需要3-5年。需求曲线超过基础设施建设时间线两倍或更多。企业在北弗吉尼亚获得土地和建筑许可的速度，比获得电力供应的速度更快。

凤凰城面临类似的约束，但情况更为复杂。马里科帕县的电网是为具有可预测日常模式的住宅和商业负载而建设的。数据中心需要持续的基础负荷电力，其密度是住宅基础设施从未预料到的。

水资源的可用性以液冷技术无法完全解决的方式加剧了问题。传统数据中心冷却每kWh IT负载消耗1.8-4.0升水。³⁵ 一个使用蒸发冷却的100 MW设施每年消耗3-5亿加仑水——相当于3,500个普通家庭的用水量。亚利桑那州的地下水危机已迫使马里科帕县限制那些无法保证100年供水的地区的新住宅开发。³⁶

数据中心面临越来越严格的审查。凤凰城批准的设施每年消耗7.65亿加仑地下水——仅几座数据中心就相当于该市居民用水量的5%。³⁷ 运营商现在必须与住宅开发商、农业和制造业竞争水权。随着水资源成为该地区的决定性约束因素，政治环境变得越来越不利。

液冷减少但并未消除水消耗。直接芯片冷却系统仍然需要排热，通常通过蒸发水的冷却塔实现。消除水消耗的闭环干式冷却系统需要更多能源，在凤凰城的夏季高温下效率更低。无论采用哪种冷却方式，这种权衡都存在。新设施面临更长的审批时间和更高的水权成本——这些成本在五年前还不存在。

主导2010年代的市场针对的是2010年代的约束条件进行了优化。当数据需要在短距离内传输到用户时，光纤连接很重要。当设施以每机架5-10 kW运行时，房地产成本很重要。当运营需要大量本地团队时，劳动力市场很重要。

AI基础设施颠覆了这些优先级。数据以光速传输；额外几百英里的光纤仅增加个位数毫秒的延迟，大多数工作负载无法察觉。当单个机架消耗100+ kW电力时，房地产成本变成了舍入误差。运营日益集中到远程监控，降低了本地劳动力市场的重要性。

电力供应成为唯一重要的约束，而传统市场的电力供应不足以满足需求。

推动地理重新分配的物理定律

从传统计算到AI的转变从根本上改变了数据中心与电网之间的关系。

2020年代运行企业工作负载的数据中心满负荷运行时可能消耗20-30 MW。这种规模的电力互联虽然不简单，但符合大多数主要市场的规划周期和容量储备。电力公司可以通过相对较小的电网投资来容纳新的30 MW负载。

2025年代的AI训练集群单个设施需要100-300 MW。⁴ 数字还在变大。微软计划中的威斯康星州园区将消耗1 GW。⁵ Stargate项目预计每个设施需要1-5 GW。⁶ 单栋建筑将消耗比小城市更多的电力。

没有任何现有电网能够在没有大规模上游投资的情况下吸收这些负载。为千兆瓦级设施服务所需的变压器、输电线路和发电容量在大多数市场根本不存在。建设这些设施所需的时间超过了AI公司愿意等待的时间。

电力传输的物理定律限制了解决方案。电力损耗与距离成正比，与电压成反比。高压输电减少损耗，但需要昂贵的基础设施。实际上，大型电力消费者必须靠近发电源，否则就要承担专用输电的成本和复杂性。

AI数据中心正在迁移到电力源附近，而不是期望电力源延伸到它们那里。这对地理格局的影响是深远的。

电力充足的地区

将在2030年前主导AI基础设施的市场有一个共同特征：现有客户未能充分利用的充足发电能力。

魁北克省提供北美最低的水电价格——大型工业消费者约为0.05美元/kWh，而弗吉尼亚州为0.10美元以上。⁷ 该省庞大的水电基础设施发电量超过魁北克的消耗量，为出口或新的大型负载创造了可用容量。寒冷的气候降低了冷却成本。政治环境欢迎数据中心投资。

超大规模企业已经注意到这一点。谷歌于2024年宣布在Beauharnois投资7.35亿美元进行扩建。²⁴ 微软承诺在魁北克多个项目投资13亿美元。²⁵ 亚马逊继续扩大其蒙特利尔区域。魁北克水电公司报告称，有3,000+ MW的可用容量专门用于数据中心开发——足以为那些在弗吉尼亚需要十年才能接入电网的设施供电。²⁶ 魁北克将获得本应流向美国市场的大量AI基础设施份额。

美国东南部将现有的核能发电与有利于新核能开发的监管环境相结合。佐治亚州的Vogtle 3号和4号机组代表了美国数十年来首次新建核电站。⁸ 田纳西河谷管理局运营着七座核反应堆，拥有9,000 MW的可用容量用于经济发展。²⁷ Duke Energy的服务区域包括大量核能发电。佐治亚电力公司为大型工业客户提供20年固定费率——这正是AI基础设施投资者所需的长期定价确定性。²⁸

资本正在相应流动。Meta在其佐治亚园区的扩建投资超过8亿美元。²⁹ 谷歌承诺在田纳西州扩建投资10亿美元。³⁰ QTS、Digital Realty和Equinix都扩大了在亚特兰大市场的业务。东南部可以提供间歇性可再生能源市场无法提供的基础负荷电力。

北欧国家为液冷AI基础设施提供了最佳组合：大规模可再生能源发电（主要是水电和风电）、自然低温环境减少冷却能耗、稳定的监管环境，以及与欧洲市场的良好连接。⁹

业绩记录清楚地说明了这一点。Meta在瑞典吕勒奥建立了其第一个非美国数据中心，专门为了电力和冷却优势。³¹ 谷歌将其芬兰哈米纳设施扩展到超过1 GW容量。³² 微软在整个北欧地区承诺了数十亿美元的投资。³³ 北欧设施的平均电力使用效率(PUE)为1.15，而全球平均为1.4+——20%的效率优势每年都在累积。³⁴ 该地区以100%可再生能源电力作为标准运营，而非高级选项。挪威、瑞典和芬兰将获得本可能落户法兰克福、伦敦或阿姆斯特丹等传统市场的欧洲AI基础设施投资。

冰岛代表了一个极端案例，地热发电提供的无碳基础负荷电力成本在全球范围内具有竞争力。¹⁰ 地理隔离对实时应用造成延迟挑战，但对于延迟不重要的训练工作负载效果很好。冰岛将从一个利基市场发展成为重要的AI基础设施市场。

这些市场的共同特征是在AI需求浪潮到来之前就已经解决了电力问题。它们因与数据中心无关的历史原因而拥有过剩的发电能力。这一历史偶然成为战略优势。

为什么风冷对于AI基础设施已经过时

AI硬件的热管理要求使传统风冷过时，而这种过时加速了地理重新分配。

NVIDIA的Blackwell GPU在满负荷下每颗芯片散热约1,200瓦。¹¹ 一个包含八颗GB200 GPU的机架消耗超过100 kW。训练集群正在向每机架150 kW推进。空气无法以足够高的效率在这些密度下移除热量以维持芯片工作温度。

物理原理很简单。与液体相比，空气的导热系数低，比热容低。用空气移除150 kW的热量需要巨大的气流量，这会产生自身的能源成本和噪音问题。这种方法无法扩展。

直接芯片液冷——冷板附着在处理器上循环水或专用冷却剂——可以处理高达约80-100 kW的机架密度。¹² 该技术可以与现有的高架地板数据中心设计配合使用，比完全浸没冷却需要的基础设施变更更少。

超过每机架100 kW，浸没式冷却变得必要。服务器完全浸入直接从所有组件吸收热量的介电流体中。¹³ 单相浸没使流体始终保持液态；两相浸没允许流体在组件表面沸腾，大大提高传热效率。

当前的安装基数反映的是过去，而非未来。全球平均机架密度仅为12 kW。¹⁴ 不到10%的数据中心运营任何浸没式冷却。¹⁵ 这些统计数据描述的是为不再代表增长方向的工作负载而建造的设施。

新建的以AI为重点的设施默认采用液冷基础设施。问题不是是否部署液冷，而是采用哪种

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