水：AI 时代算力产业的资源约束

湖上明月

　　人类生产力的发展，依次走过人力、畜力（马力）、电力，如今迈入算力时代。算力依托电力而生，成为新的核心生产力。

AI的发展需要算力的迭代，算力的增长依赖电力的支持，而水从三个方面成为电力和算力的约束条件，一是水电提供电力，二是水与火电相容共生，三是水为散热提供载体。水资源时空分布的非均一性以及有限性决定算力产业的布局和发展及其上限，在全球碳中和人类共同目标前提下，即使水约束在未来科技革命中解放算力，AI的发展是否也应该有限制性节奏，以避免类似羊吃人悲剧的再次发生？

一、算力时代的水资源底层逻辑

人工智能的高速迭代与产业落地，推动全球进入算力竞争时代。算力发展存在一条相对固定的底层链条：水资源支撑电力生产，电力规模决定算力上限。大模型训练、超算推演、数字孪生等高端算力业务，均依托高密度GPU集群运行，全程依赖稳定电力与持续冷却用水。电力生产与机房散热两大环节，形成了水资源对算力产业的双重刚性约束。

淡水资源兼具基础资源属性与生态战略属性，既是人类生存发展不可或缺的生产要素，也是维系生态平衡的核心载体。在全球气候异常、追求碳中和目标、各国实施水资源刚性管控、算力耗水需求激增的多重背景下，淡水正升级为影响全球电力布局、塑造算力产业格局、关乎科技竞争高度的重要战略资源。

二、全球淡水资源格局：存量稀缺与气候扰动双重约束

依据联合国教科文组织、世界气象组织的公开数据，地球总水量约14亿立方千米，其中海水占97.5%，淡水仅占2.5%。淡水中超过七成封存于冰川、积雪与深层地下岩层，难以开发利用；人类真正可直接利用的江、河、湖泊淡水与浅层地下水约364万立方千米，仅占全球总水量的0.26%左右，天然可用淡水资源极其有限。

全球气候变暖持续重塑水文循环，极地冰川加速消融，陆地固态淡水汇入海洋，极端干旱与洪涝频发，水资源时空分配进一步失衡。叠加人口增长、工业用水上升与算力产业的爆发式耗水需求，全球淡水供需矛盾持续加剧，构成电力与算力产业扩容难以回避的自然边界。

三、全球电源结构与各类电力的水资源依赖特征

电力是算力产业的核心支撑，不同电源的耗水差异，直接影响全球算力布局的区域分化。

根据国际能源署（IEA）及Ember《2025 全球电力评论》，2024年全球发电量结构为：煤电约35%、天然气发电约22%、水电14.3%、核电约9%、风电约8%、光伏约7%，其余为生物质及其他能源。化石能源仍占全球发电量的近六成，且煤电、气电、核电均属高耗水电源；与此同时，全球清洁电力（可再生能源加核电）占比达40.9%，为20世纪40年代以来首次突破40%，能源转型与水资源约束正在同步演进。

。2024年中国全年发电量100868.8亿千瓦时，首次突破10万亿千瓦时（国家统计局《2024年统计公报》）。发电量结构为：煤电占54.8%、气电约3.2%，油电及生物质等火电其他部分合计约5.2%，火电合计占63.2%；水电14.1%、风电9.9%、光伏8.3%、核电4.5%。与全球“煤电约35%、气电约22%”的结构相比，我国呈明显的“高煤低气”特征。风、光合计装机虽已超过火电，发电量占比仍仅18.2%。煤电是我国单一最大电源，也是算力用电兜底电源火电的绝对主体，算力产业当前的用电基本盘依然建立在高耗水的煤电之上。

从耗水规律看：火电、核电依靠冷却水完成机组降温与蒸汽循环，单位发电量的取水量可达每千瓦时数升至数十升，行业平均耗水量约每千瓦时1—2升（空冷机组可降至0.2升以下），对稳定水源依赖性强；水电基本不产生冷却耗水，仅有水库蒸发等少量损耗，是适配算力产业的优质清洁能源，但受丰枯季节影响，出力稳定性不足；风电、光伏几乎不消耗淡水，是全球缓解“水—电—算力”矛盾的主要新能源方向。

四、AI 算力终端：二次耗水形成“水—电—算力”三重约束

电力生产属于上游一次耗水，算力机房散热属于下游二次耗水，两者共同构成算力产业的完整水资源消耗链条。高密度算力集群满负荷运行时，几乎全部电能最终转化为废热，传统风冷难以满足散热需求，目前水冷与液冷成为全球超算及AI大模型数据中心的主流散热方式，大幅放大了算力产业的水资源依赖。

美国马斯克的xAI位于孟菲斯的超级算力中心是全球典型案例：其Colossus2集群初始电力负荷达1吉瓦，规划扩容至2吉瓦；仅Colossus1每日冷却消耗地下水即约130万加仑（约4900吨），超出当地市政供水配额约50%。孟菲斯砂岩含水层是当地超百万居民的唯一饮用水源，项目由此引发持续的环境与民生争议。作为回应，xAI于2025年10月动工建设日处理能力1300万加仑的污水再生厂，试图以再生水替代地下水（该项目此后又被报道暂缓）。这一案例充分说明，高端算力是高耗能、高耗水、强资源约束型战略产业。

五、水资源禀赋深刻影响世界算力产业布局

全球算力布局总体上遵循“水资源—电力—算力”的禀赋逻辑：高纬度的加拿大、北欧降水充沛、水电富集、天然低温，适合布局大型AI训练基地；美国东部水多、西部干旱，西部算力扩张受淡水供给明显制约；欧洲水系稳定、绿电充足，适配中小型算力集群；非洲水资源与电力基础薄弱，算力产业发展先天受限。

中东地区油气资源丰富、电力产能充足，但淡水极端匮乏。2026年以来美伊冲突升级，从新闻我们得知伊朗多次以无人机和巡航导弹打击位于阿联酋、巴林的美国云服务商数据中心，并公开将多家美国科技企业在中东的数据设施列为打击目标，AI基础设施首次被卷入地缘军事冲突。令人好奇的是，这些数据中心在缺水的中东走得是怎样的技术路线呢？原来，在资源与地缘双重约束下，以阿联酋为代表，探索出五条“以技术换水、以资本换水”的散热路线：再生水回用、集中供冷、绿电直连、海水淡化扩产和海水热汇协同，以高成本技术换取算力发展空间，成为全球干旱地区算力建设的重要探索。

我国依托“东数西算”国家工程科学布局，主动顺应水资源约束规律：东部网络时延低，适合承载推理算力，但水土资源趋于饱和，难以承接大规模训练算力；西南地区低温富水、水电富集，是我国核心训练算力承载区—贵州贵安新区“中国数谷”依托天然冷源降低冷却耗水，集聚了海量头部数据中心。雅鲁藏布江下游水电工程于2025年7月开工建设，规划装机约6000万千瓦，投运后年发电量约3000亿千瓦时，可为西南算力集群提供持续稳定的廉价绿电。结合跨流域调水与西电东送的资源协同体系，我国正加快形成东西互补、南北统筹的算力发展格局。

六、五大发展路径：系统破解“水—电—算力”约束

立足气候变化的淡水稀缺、碳中和与算力扩容这对全球性难题，围绕“节水降耗—源头替代—水源开源—战略储备—远期突破”五个层次，全球形成五条相互支撑的发展路径。前文美国孟菲斯的用水争议与中东的系统化探索，正是这五条路径最早接受大规模实战检验的样本；我国“东数西算”与北方地下水库储备，则提供了另一类资源禀赋下的对应解法。

第一，算力设施节能节水降耗。行业普遍以PUE（电能利用效率）与WUE（水耗利用效率）为双重评价标尺，通过液冷技术、自然冷源利用、芯片架构升级等降低无效发热与水耗，提升单位淡水对应的算力产出，这是全球算力行业通用的基础改造方案。

第二，规模化扩容低耗水绿电体系。多国围绕碳中和目标大规模开发风电、光伏等近零耗水电源，在水电资源丰富（这本身就是水资源约束）的国家和地区科学开发清洁水电，逐步替代高耗水电源，从电力源头释放水资源空间，为算力规模化发展提供支撑。

第三，普及非常规水资源利用。各国持续攻关海水淡化与中水回用技术，降低处理成本，将再生水、淡化海水纳入算力冷却常规水源；特别是以闭式液冷将海水充当终端热汇，把废热排入温升容忍度远高于淡水的海水更具革命性（借鉴海湾地区火电与核电机组长期直接以海水作为冷却水源之经验，是不是也借鉴了我国传统地热开发取热不取水的反向思路？）；摆脱对天然淡水的单一依赖，提升干旱地区的算力承载能力。

第四，推进我国北方地下水库储备建设。有研究表明，受气候变化影响，我国北方呈雨带北移趋势、汛期雨洪资源增多。在地下水刚性管控政策下，利用历史超采形成的地下库容开展雨洪人工回补，将季节性洪水转化为地下战略储备水源，可提升北方风光算力节点的供水安全与水资源韧性。

第五，太空算力探索。以马斯克旗下企业的太空基础设施构想为代表，全球前沿力量开始布局太空算力体系，依托太空真空、低温环境实现辐射散热，理论上可大幅摆脱地面淡水、气温与散热约束。该方向仍处于早期探索阶段，被视为打破“水—电—算力”资源天花板的远期备选方案。

七、算力发展的理性约束：自然资源边界与人文伦理规制

算力技术迭代永无止境，但地球淡水资源与生态承载力存在刚性上限，算力竞争的底层终究是水资源与生态资源的竞争。各国均已建立水资源刚性约束制度，算力项目落地必须严格开展水资源承载力研究，不得挤占民生与生态用水。

2026年5月，教宗良十四世发布首道通谕《伟大的人类》（Magnifica Humanitas），聚焦人工智能时代的人类尊严守护，指出技术并非价值中立，警告算力、数据与权力向少数主体集中的风险，呼吁科技发展服务于人而非支配人。

通谕的伦理训导与水资源议题内在相通性让我们三思，算力的扩张不能以透支公共资源、破坏自然生态为代价。全球算力发展必须以人类理性驾驭技术进步，在水资源有限性、电力稳定性与算力扩张性之间建立动态平衡，实现科技、能源、生态的永续共生。

水，是生命之源，是净化媒介，也是毁灭力量。你以为呢？