水资源转型
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驾驭人工智能革命的影响
GWI· 2026-02-26 23:38
报告行业投资评级 * 报告未明确给出“买入”、“卖出”等传统股票投资评级,但其核心观点是,人工智能新经济(数据中心、半导体制造、发电)面临显著的水资源风险,但通过“水资源转型”合作,可将此风险转化为保障增长和推动环境改善的机遇。报告对行业前景持积极但需主动管理的态度 [6][12][97] 报告的核心观点 * 人工智能革命存在一个隐藏的脆弱点:其整个价值链(数据中心冷却、芯片制造、场外发电)高度依赖稳定的水资源,而相关设施多位于水资源紧张地区,这构成了重大的运营和增长风险 [3][8][26] * 人工智能的水资源足迹虽仅占2025年全球工业淡水取水总量的3.7%,但其增长快、选址不当、与气候压力叠加、基础设施老化的特点使其风险突出 [7][8][15] * 通过跨行业合作(新经济企业与水务公司、社区),实施以“效率提升、循环利用、基础设施更新”为核心的“水资源转型”,可以在不增加额外淡水取水量的前提下满足未来增长需求,将挑战转化为机遇 [4][6][10][92] * 具体路径包括:提升园区用水效率、扩大水资源回用合作、优化能源结构(转向可再生能源和天然气)、投资智慧水务基础设施以减少管网漏损 [9][13][91][94] 根据相关目录分别进行总结 经济转型中的水资源 * 所有经济转型都要求调整水资源管理方式,人工智能革命也不例外,其作为对已紧张水资源的额外消耗构成了威胁 [14] * 相比钢铁、化工等传统“旧经济”产业,新经济产业用水量更低,但它们兴起于一个因气候变暖和投资不足而已不堪重负的水资源系统 [15] * 数据中心和芯片行业因其运营稳定性面临直接威胁,比传统工业更早、更主动地参与应对水资源问题 [18] 人工智能的水资源足迹 * 人工智能通过三种方式消耗水资源:数据中心现场冷却、场外发电、芯片制造 [6][20] * 新的分析表明,高强度使用人工智能30分钟(如生成代码)的总耗水量约为616毫升,其中场外发电耗水占比最大,其次为芯片制造的隐含水耗,数据中心现场冷却耗水最少 [20][21] * 需区分消耗性用水(如蒸发损失)和非消耗性用水(如取用后回排),两者都会影响水资源可利用量和生态系统 [22] 水资源与新经济 * 到2050年,数据中心、半导体制造及相关发电行业的淡水取水量预计将较2025年再增长129% [7][24] * 2025年,新经济淡水取水量达23.7立方公里,较2020年增长38%,但仅占当年全球工业淡水取水总量(639立方公里)的3.7% [7][26] * 半导体制造业用水量预计增长最快(2025-2050年增长613%),数据中心次之(增长272%),发电行业因能源结构转型增长较慢(18%) [26][105] 半导体行业的水资源风险与战略 * 受需求激增和芯片制程进步影响,到2050年半导体行业的水资源需求可能增长600%以上,且大部分增长位于水资源稀缺地区 [27] * 全球29%的半导体芯片厂位于水资源极度紧张的地区,新建厂仍集中于美国西南部、台湾地区等缺水区域 [31][32][38][39] * 提升供应链韧性的关键在于改进水资源再利用方案,特别是推动超纯水回收用于芯片制造制程,而不仅是作为冷却塔补充水 [9][35][37] * 2021年干旱期间,台积电曾花费2860万美元通过运水车为台湾地区晶圆厂供水,用水成本占季度营收的2%,凸显了水资源风险 [40] 数据中心的水资源使用与趋势 * 数据中心的水资源利用效率因冷却技术和地理位置而异,主流技术包括冷却塔、绝热冷却和直接液冷,其用水效率(WUE)差异显著 [10][41][42] * 冷却技术迭代推动行业用水效率提升,预计到2050年数据中心用水效率将提高46%,但总冷却用水量仍将增长至当前的三倍以上 [11][48][50] * 人工智能算力需求推动直接液冷技术成为新兴趋势,而云计算数据中心则更多采用季节性绝热冷却 [43][48] * 数据中心用水具有季节性峰值,通常出现在夏季高温时期,这给本就承压的水务基础设施带来了更大压力 [45][46] 水-数据-能源关联体系 * 数据中心供电的间接水足迹巨大,但向可再生能源(零水耗)和天然气(低水耗)转型可大幅降低该足迹 [65][68] * 到2030年,尽管数据中心能源需求近乎翻倍,但能源结构转型预计可将发电环节的间接水消耗增长限制在18% [71][72] * 半导体制造业用电仅占新经济领域新增用电的15%,但其导致的发电间接水耗却占该领域间接水耗总量的22% [70] 弥合水供需缺口与韧性案例 * 新经济企业需制定专属策略应对物理、系统和政治三类水资源风险,策略包括提升用水效率、获取优先水权、投资回用项目及与公用事业合作 [75][76][77] * 合作案例:英特尔在亚利桑那州与市政合作建设浓盐水处理厂,实现96%的水回收率,2023年现场回用节水1280万立方米 [80][81][85] * 合作案例:亚马逊在墨西哥投资智慧水务技术帮助城市减少管网漏损,预计每年节水超130万立方米,其墨西哥数据中心冷却运营不使用淡水 [83][84][85] 迈向水资源净零消耗与共享韧性机遇 * 通过三大杠杆可实现“水资源转型”:提升园区用水效率、扩大水资源回用、优化能源结构,从而将未来取水量控制在当前水平 [86][87][91] * 到2050年,预计半导体晶圆厂的水回用可节约12.5立方千米水,数据中心冷却优化节约2.4立方千米,可再生能源转型节约103.5立方千米水 [89][91] * 全球每年可回用废水约160立方千米,可回收的管网漏损水量约100立方千米,两者之和远高于到2050年人工智能领域预计的新增需求(31立方千米/年),为合作提供了巨大机遇 [92][93][94][95] 结论:一种新型合作伙伴关系 * 水资源为新经济发展提供支撑,而新经济带来的投资、智能技术和责任承诺,也能为城市的水资源与环境转型注入动力,形成互利共赢的新型合作伙伴关系 [97][98][100] * 合作的核心是将水资源从发展的制约因素,转变为可持续创新的推动力量 [100]