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      算力狂飆,美國電網行將崩潰?

      能源新媒發布時間:2024-03-12 13:17:08  作者:魏然

        隨著耗電的數據中心和清潔技術工廠在全美各地激增,美國大片地區面臨著電力短缺的風險。公用事業公司和監管機構迫切需要制定可靠的計劃來擴大美國脆弱的電網。

        在佐治亞州,對工業電力的需求正在飆升至歷史新高,預計未來十年的新增用電量將是現在的17倍。亞利桑那州公共服務公司是該州最大的公用事業公司,它預計如果不進行重大升級,21世紀末將嚴重缺電。弗吉尼亞州北部所有計劃和在建的新數據中心需要幾個大型核電站才能保障供電。德克薩斯州在炎熱的夏季電力短缺已經成為常態,也面臨著同樣的困境。

        飆升的電力需求引發了電力爭奪戰,在從日漸老化的電網榨取更多電力的同時,一些用戶開始自建發電廠。

        “電力短缺的數字讓人震驚。”負責監管電力的佐治亞州公共服務委員會主席賈森·肖說,“我們不知道是如何陷入現在這個困局之中。”

        電力需求飆升背后的一個主要因素是人工智能的快速創新。

        人工智能正在推動大型計算基礎設施的建設,這些基礎設施所需的電力比傳統數據中心多得多。人工智能也是云計算大規模擴展的一部分。

        亞馬遜、蘋果、谷歌、Meta 和微軟等科技公司正在全美范圍內尋找新的數據中心地點,許多不太知名的公司也在尋找新的數據中心。

        加密貨幣(比特幣等貨幣)挖礦的激增也推動了用電量的增長。這一切都給本就負擔過重的電網帶來了新的壓力。新能源發電商和消費者都面臨著越來越糟糕的電網。

        這種情況在全美范圍內引發了關于誰將支付新電力供應費用的爭論,監管機構擔心居民納稅人可能會承擔昂貴的升級費用。

        電網的滯后還可能會阻礙向清潔能源的過渡,因為公用事業公司高管正在游說推遲化石燃料工廠的退役,甚至新建更多化石能源發電。

        制造業回流的煩惱

        據國際能源署稱,到2022年,美國2700個數據中心消耗的電力將占該國總電力的4%以上。其預測顯示,到2026年,這一比例會達到6%。行業預測顯示,在接下來的幾年里,數據中心將消耗美國更大的電力份額。

        數據中心運營商紛紛呼吁接入地區電網,與此同時,拜登政府的產業政策正以數十年來未見的速度吸引企業在美國建廠。其中包括光伏和電動汽車電池等“清潔技術”制造商。這些制造商受到利潤豐厚的聯邦激勵措施的吸引。

        據統計,拜登執政以來,各公司宣布計劃在美國建造或擴建超過155家工廠。自20世紀90年代初以來,工廠建設在美國建筑支出中所占的比例還從未如此之大。

        根據研究公司Grid Strategies對監管文件的審查,公用事業公司對未來五年所需電量的預測幾乎翻了一番,并且預計還會增長。

        飆升的電力需求已經推遲了堪薩斯州、內布拉斯加州、威斯康星州和南卡羅來納州燃煤電廠的關閉時間。

        佐治亞州主要電力公司佐治亞電力公司最近透露其電力預測與實際需求差距極大,并指出數據中心是罪魁禍首,這令監管機構感到震驚。

        這一情況促使佐治亞州官員重新考慮該州提供激勵措施來吸引計算業務的政策,這些業務創造的就業機會很少,但可以通過繳納高額財產稅來增加社區預算。佐治亞州眾議院和參議院的最高領導人均為共和黨人,他們支持暫停數據中心激勵措施。

        與此同時,佐治亞州監管機構正在探索如何保護納稅人,同時確保有足夠的電力來滿足該州最有價值的新產業:清潔技術公司的需求。動力電池、光伏等清潔能源生產工廠紛紛涌入佐治亞州,很大程度上是因為該州承諾提供廉價、可靠的電力。

        類似的事情正在整個美國上演,西北地區的俄勒岡州,波特蘭最近將未來五年新增電力需求的預測提高了一倍,稱數據中心和“快速工業增長”是驅動因素。

        離網潮

        這次電力緊缺打亂了數據中心開發商邁克爾·哈拉布達 (Michael Halaburda) 和阿曼·哈利利 (Arman Khalili) 的計劃,他們的最新項目涉及改造波特蘭地區一家被廢棄的瓷磚工廠。

        就在幾個月前,兩人還以為他們可以毫無問題地獲得所需的電力。然后電力公司提醒他們,需要進行“線路和負載研究”,以評估是否能為該設施提供60兆瓦的電力。

        邁克爾·哈拉布達 (Michael Halaburda) 和阿曼·哈利利 (Arman Khalili) 決定用天然氣分布式能源來解決項目的用電問題,必要時再使用電網電力。他們表示,接下來在德克薩斯州的新項目中,不會再寄希望于電網電力供應。

        隨著越來越多的公司對美國電網的堵塞感到沮喪,他們越來越多地轉向這種離網的分布式能源。

        微軟和谷歌等公司希望能源密集型工業運營最終能夠由現場小型核電站提供動力,微軟甚至將人工智能投入使用,試圖簡化核電站審批的繁瑣流程。微軟還簽署了一項協議,從一家試圖開發零排放聚變能源的公司購買電力。但脫離電網本身也帶來了巨大的監管和土地征用挑戰。

        大型科技公司也在探索人工智能如何幫助電網更高效地運行。谷歌表示,他們正在開發平臺,在電力需求高峰轉移到電網提供零碳能源的時間和地點。但隨著數據中心能源需求的增長,實現零排放承諾和人工智能創新雄心變得越來越復雜。

        Layer 9 Data Centers的首席執行官邁克爾·奧爾蒂斯(Michael Ortiz)表示,該公司希望通過在墨西哥建設數據中心來避免電網阻塞的問題。“數據中心必須變得更加高效,我們需要使用更清潔的高效能源,例如核能。”

        全球最大的數據中心公司之一Equinix的官員表示,他們一直在嘗試使用燃料電池作為備用電源,但他們仍然希望能夠繼續將電網作為新項目的主要電力來源。

        電網供電能力不足影響的不僅僅是數據中心。僅為電動租賃車和地面維護卡車充電就需要巨大的能源。一項分析顯示,到2030年,丹佛和明尼阿波利斯機場的電力需求將翻一番。根據汽車租賃巨頭Enterprise、Xcel Energy和咨詢公司Jacobs委托進行的這項研究,到2040年,他們所需的電力將是目前使用量的三倍以上。

        各方掣肘

        拜登政府已將緩解電網瓶頸作為優先事項,但這是一個政治上充滿爭議的過程,而且聯邦權力有限。建設所需的輸電線路和變電站涉及大量土地征用、詳盡的環境審查以及確定誰應該支付費用的談判。

        該過程貫穿各州監管機構,各州之間往往會為誰承擔成本等問題展開爭論。

        自2013年增加4000英里以來,美國新安裝的輸電線路數量急劇下降?,F在,美國每年要增加1000英里輸電線路都很困難。

        雖然數據中心的激增給各州批準新輸電線路帶來了更大的壓力,但也使任務變得復雜。例如,馬里蘭州的官員正在抗議一項耗資52億美元的基礎設施計劃,該計劃將向弗吉尼亞州勞登縣的大型數據中心輸送電力。

        馬里蘭州相關機構稱電網運營商PJM的計劃“從根本上說不公平”,認為這可能會讓馬里蘭州公用事業客戶為數據中心的電力傳輸付費,而弗吉尼亞州則積極爭取數據中心,并利用這些數據中心獲得意外的稅收收入。

        隨著供應變得越來越稀缺,關于誰從電網獲得電力以及如何獲得電力的緊張關系只會加劇。

        在德克薩斯州,用于加密貨幣挖礦的數據中心急劇增加引發了一場爭論:它們是否會讓本就負擔過重的電網徹底崩潰?咨詢公司Wood Mackenzie的一項分析發現,挖礦的礦場所需要的能源幾乎相當于整個德克薩斯巔峰負荷的四分之一。

        與谷歌和Meta等大型科技公司運營的數據中心不同,加密貨幣礦場通常不會配套建設可再生能源項目。

        Wood Mackenzie分析的作者Ben Hertz-Shargel表示,其結果是,加密貨幣對電網的消耗可能會抑制德克薩斯州為其他高耗能業務提供電力的能力,而這些業務可能會推動創新和經濟增長。

        在電力保持充足供應的幾十年后,全美各地的監管機構和公用事業公司都已經不太清楚哪些項目應該優先并網。

        “立法者需要考慮一點。”Ben Hertz-Shargel在談到分配日益有限的電力供應時說道。“一旦引進了部分高耗能產業,那么就要面臨供給不足的風險。”

        (本文編譯自《華盛頓郵報》,原文有刪改。)

        來源:能源新媒 編譯/魏然


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