中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：數(shù)據(jù)中心數(shù)量占全球三分之一的美國(guó)，電力需求將創(chuàng)下歷史新高。
2024年7月9日，美國(guó)能源信息署（EIA）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)十多年來一直相對(duì)穩(wěn)定的電力需求預(yù)計(jì)將在2024年和2025年逐步增加，2024年電力需求將增至4.12萬億千瓦時(shí)，2025年將增至4.2萬億千瓦時(shí)。此前美國(guó)的用電量未超過4.07萬億千瓦時(shí)。
國(guó)際能源署（IEA）預(yù)計(jì)，2024—2026年，美國(guó)用電量將以年均1.5%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2026年，用電增量的三分之一來自數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)中心是能源電力消費(fèi)大戶。多年以來，微軟、Meta、谷歌等科技公司與風(fēng)能、太陽能公司簽訂了大量可再生能源合同，用于抵消自身碳排放。然而美國(guó)電網(wǎng)老舊、改造進(jìn)程緩慢，難以滿足科技公司對(duì)可再生能源日益增長(zhǎng)的需求。
微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨近期表示，新建的數(shù)據(jù)中心將會(huì)增加用電負(fù)荷，大型科技公司都在研究如何能夠獲得更多的電力，以便這些數(shù)據(jù)中心能夠滿足人工智能（AI）爆發(fā)式增長(zhǎng)的需求。
追求清潔、穩(wěn)定電力供應(yīng)
加利福利亞州（以下簡(jiǎn)稱“加州”）的光伏裝機(jī)容量排名美國(guó)第一。為了保證電力供應(yīng)，加州加快部署儲(chǔ)能的步伐。
蘋果公司加入了部署儲(chǔ)能的行列。蘋果為其在加州蒙特雷2022年投入運(yùn)營(yíng)的光伏項(xiàng)目配套建設(shè)了集中式儲(chǔ)能，這一大型儲(chǔ)能裝置可存儲(chǔ)240兆瓦時(shí)可再生電力。
據(jù)亞馬遜官網(wǎng)消息，截至2024年5月，亞馬遜已經(jīng)投資了10個(gè)配套建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的光伏項(xiàng)目。這10個(gè)項(xiàng)目位于加州和亞利桑那州，為亞馬遜的辦公樓、數(shù)據(jù)中心等供電。
不只加州，美國(guó)其他地區(qū)的電力供給也面臨挑戰(zhàn)。根據(jù)北美電力可靠性委員會(huì)（NERC）2024年5月發(fā)布的《2024年夏季可靠性評(píng)估報(bào)告》，在夏季極端情況發(fā)生時(shí)，加州、亞利桑那州、新墨西哥州、得克薩斯州、新英格蘭地區(qū)等地區(qū)都面臨電力供應(yīng)緊張的風(fēng)險(xiǎn)。
美國(guó)大部分電網(wǎng)是在20世紀(jì)60年代和70年代建造的。老舊的電力基礎(chǔ)設(shè)施使得風(fēng)電、光伏等新能源難以高效并網(wǎng)，且容易遭受外部影響發(fā)生電力供應(yīng)中斷。
配儲(chǔ)以外，穩(wěn)定、清潔的核能，成為科技公司新選擇。
2024年6月，比爾·蓋茨創(chuàng)立的企業(yè)TerraPower在美國(guó)懷俄明州啟動(dòng)了核電站的建設(shè)，該核電站利用液態(tài)鈉（一種液態(tài)金屬）作為冷卻劑，將于2030年投入使用。目前，微軟與多家核電公司簽署了協(xié)議，其數(shù)據(jù)中心將獲得由核電站提供的電力。
2024年3月，亞馬遜旗下云平臺(tái)亞馬遜云科技（AWS）斥資6.5億美元收購了美國(guó)核電開發(fā)商Talen Energy在賓夕法尼亞州的數(shù)據(jù)中心，該園區(qū)由一座核電站直接供電，該核電站于1983年并網(wǎng)發(fā)電，兩座核反應(yīng)堆可分別安全運(yùn)行到2042年和2044年，每天發(fā)電量可達(dá)6300萬千瓦時(shí)。不過當(dāng)前該交易遭到一些電力公司的質(zhì)疑，這些電力公司認(rèn)為，此舉可能將每年高達(dá)1.4億美元的電力傳輸成本轉(zhuǎn)移給公眾，原因是這種模式下數(shù)據(jù)中心不需要支付傳輸費(fèi)用便可以直接獲取電力，但其仍需區(qū)域電網(wǎng)的支撐，特別是在電站發(fā)生計(jì)劃外的停電時(shí)。此外，大量類似直接供電的模式增加可能導(dǎo)致系統(tǒng)容量減少，將對(duì)電網(wǎng)用戶帶來影響。
2022年7月，谷歌參與了對(duì)美國(guó)核聚變公司TAE Technologies的投資。該公司成立于1998年，主要研發(fā)以氫和硼作為核聚變?nèi)剂系陌l(fā)電技術(shù)。核聚變相比核裂變?cè)诎踩?、綠色、能量密度等方面更具優(yōu)勢(shì)，但核聚變技術(shù)尚未得到充分驗(yàn)證，其技術(shù)何時(shí)突破還難以預(yù)計(jì)。
不過，據(jù)標(biāo)普全球（S&P Global）發(fā)布的消息，6月17日，谷歌和微軟高管在拉斯維加斯舉行的美國(guó)核能協(xié)會(huì)小組討論會(huì)上表示，公司不會(huì)直接投資新的核電項(xiàng)目，而希望簽署有新費(fèi)率結(jié)構(gòu)的購電協(xié)議（power offtake agreements）以激勵(lì)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。
美國(guó)正在重振核電行業(yè)。2024年7月初，美國(guó)總統(tǒng)簽署了加速核能部署的法案（ADVANCE Act），為開發(fā)和部署核電和新的核技術(shù)提供激勵(lì)措施，幫助推進(jìn)大規(guī)模新建核電站落地和新型核電技術(shù)的商業(yè)化。
地?zé)崮馨l(fā)電也具備穩(wěn)定輸出的優(yōu)勢(shì)，成為科技公司的備選之一。
谷歌與地?zé)崮艹鮿?chuàng)公司Fervo合作，利用石油和天然氣行業(yè)的鉆探技術(shù)，在內(nèi)華達(dá)州開發(fā)增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目。2023年11月，谷歌宣布該地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目已投入運(yùn)行，可為當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)供應(yīng)3.5兆瓦的電力。在此項(xiàng)目試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，谷歌2024年6月與內(nèi)華達(dá)州公用事業(yè)公司NV Energy達(dá)成了新的電力協(xié)議，通過NV Energy采購Fervo增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電廠的115兆瓦電力，F(xiàn)ervo正在開發(fā)裝機(jī)容量更大的增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電廠。目前該協(xié)議已提交給當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)審批。
但目前開發(fā)地?zé)崮艿某杀具€很高，與規(guī)?；瘧?yīng)用還有距離。美國(guó)能源部于2022年宣布了增強(qiáng)型地?zé)峁リP(guān)（Enhanced Geothermal Shot）計(jì)劃，目標(biāo)是到2035年將增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）的成本降低90%，達(dá)到每兆瓦時(shí)45美元。Fervo首席執(zhí)行官Tim Latimer曾表示，F(xiàn)ervo在內(nèi)華達(dá)州的項(xiàng)目生產(chǎn)成本高于該目標(biāo)。
谷歌在其官網(wǎng)表示，先進(jìn)的清潔電力技術(shù)有賴于規(guī)模化發(fā)展。2024年3月，谷歌、微軟和紐柯鋼鐵公司宣布聯(lián)合推動(dòng)清潔能源技術(shù)革新發(fā)展，包括先進(jìn)核能、下一代地?zé)崮?、清潔氫能、長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能等技術(shù)。
氣電不受青睞
天然氣發(fā)電目前在美國(guó)的電力生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位。美國(guó)能源信息署（EIA）的數(shù)據(jù)顯示，2023年，天然氣發(fā)電量在美國(guó)總發(fā)電量中的占比約為43%，2014年這一比例約為28%。
北美最大的天然氣管道運(yùn)營(yíng)商TC Energy稱，數(shù)據(jù)中心的增長(zhǎng)將驅(qū)動(dòng)更多的天然氣用于發(fā)電，從而拉動(dòng)天然氣需求的增長(zhǎng)。為保證天然氣供應(yīng)，TC Energy提升了其在美國(guó)某些州的天然氣管道網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)能力，例如弗吉尼亞州和威斯康星州，并加強(qiáng)與當(dāng)?shù)胤咒N公司的聯(lián)系。
但天然氣發(fā)電的問題在于，其碳排放高于核電、風(fēng)電、光伏等能源。2019年，蘋果、微軟、Equinix、Akamai等多家科技公司曾簽署了一份聯(lián)名公開信，反對(duì)弗吉尼亞州最大的電力公司Dominion Energy建設(shè)更多天然氣發(fā)電廠的計(jì)劃，希望利用可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能相結(jié)合來滿足電力需求。
亞馬遜于2022年提出在其位于俄勒岡州的數(shù)據(jù)中心使用天然氣燃料電池，以克服當(dāng)?shù)仉娏鬏斚拗?。但?024年6月，亞馬遜改變了該計(jì)劃，表示不會(huì)在俄勒岡州開展燃料電池項(xiàng)目。
美國(guó)環(huán)境保護(hù)署認(rèn)為，來自廢水處理廠、垃圾填埋場(chǎng)、養(yǎng)殖場(chǎng)等的可再生天然氣，是天然氣的替代品，可以減少溫室氣體的排放。微軟將采用可再生天然氣發(fā)電為其數(shù)據(jù)中心供電。2022年6月，微軟與Enchanted Rock公司簽訂了協(xié)議，后者將在停電時(shí)以及在加州基礎(chǔ)可中斷計(jì)劃（BIP）啟動(dòng)需要削減電力負(fù)荷時(shí)，為微軟加州圣何塞的數(shù)據(jù)中心提供由可再生天然氣（RNG）產(chǎn)生的電力，以確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)運(yùn)行。Enchanted Rock是一家通過微電網(wǎng)服務(wù)模式提供備用電源系統(tǒng)的供應(yīng)商，2023年12月，該公司表示，可再生天然氣電力的采購計(jì)劃將于2026年初開始。
不過，可再生天然氣的生產(chǎn)成本比常規(guī)天然氣高，其發(fā)展依賴政策支持和激勵(lì)補(bǔ)貼。在美國(guó)一些州和地方政府以及美國(guó)《通脹削減法案》的激勵(lì)下，從2005年到2022年，美國(guó)的垃圾填埋場(chǎng)及農(nóng)業(yè)可再生天然氣項(xiàng)目數(shù)量從13個(gè)增長(zhǎng)到191個(gè)，增長(zhǎng)了約13倍。
