news 2026/4/16 12:36:25

美国数据中心,开始用上“脏电”了

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张小明

前端开发工程师

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美国数据中心,开始用上“脏电”了

| 来源:半导体产业纵横

美国开始征召越来越多被的所谓“调峰”发电机组

在芝加哥工人阶级聚居的皮尔森社区,一座60年代的燃油发电厂矗立在德沃夏克公园后面的工业用地上。天气暖和的时候,公园里挤满了爬上五颜六色游乐设施和滑滑梯的孩子们。

休斯敦NRG Energy拥有的很少使用的八台机组菲斯克(Fisk)发电厂原计划于明年退役。但随后人工智能带来的电力需求改变了一切。

在美国最大的电力市场——PJM互联电网——随着数据中心的电力需求超过现有供应,电价飙升,引发了电力短缺的警报,并使菲斯克和其他类似发电厂突然变得有利可图。

“我们认为保留它们具有经济意义,因此我们撤回了退役通知,”NRG负责发电的高级副总裁Matt Pistner在谈到菲斯克的八台发电机组时说。

菲斯克发电厂是全美越来越多被征召服役的所谓“调峰”发电机组之一,因为随着大型科技公司投资人工智能,数据中心的需求不断增长,美国的电网正在努力跟上这一步伐。

调峰电厂旨在仅在电力需求激增期间短时间运行,通过随时供电来帮助避免停电。但这存在一个权衡:这些通常已有几十年历史的化石燃料设施在运行时排放的污染更多,且发电成本高于持续运行的发电厂。

对美国最大电网备案文件的分析显示,PJM计划退役的石油、天然气和煤炭发电厂中,约有60%今年推迟或取消了这些计划。大多数避免关闭的发电厂都是调峰机组。

菲斯克调峰机组建在一个现已废弃的燃煤发电站的旧址上,该发电站运行了一个多世纪。在遭到当地居民多年的激烈反对后,这家燃煤电厂在十多年前关闭,但该地点的八台燃油调峰机组仍在继续运行。

“当我们发现燃煤电厂将要关闭,但该地点仍将生产电力时,这非常令人失望,”皮尔森社区的长期居民、致力于关闭菲斯克燃煤电站的倡导者Jerry Mead-Lucero说。

燃煤电厂关闭后,污染骤减,但并未消失。根据环境保护署(EPA)的数据,由于八台调峰机组偶尔启动为电网供电,该地点的二氧化硫排放量每年在2吨到25吨之间。

“考虑到低矮的烟囱和附近的房屋,这并不是一个微不足道的数量,”伊利诺伊州一家专注于帮助呼吸道疾病患者的非营利组织——呼吸健康协会的环境健康项目主任Brian Urbaszewski说。

“肮脏”的电力

根据学术界和联邦政府的研究,由于调峰电厂是为速度而非效率而建造的,它们通常没有像汞洗涤器(去除发电厂排放中的有毒化学物质)和颗粒物过滤器这样的污染控制装置。

环保倡导者说,一些电厂的烟囱也较低,这意味着污染可能在当地更加集中。

在美国总统唐纳德·特朗普的政府领导下,让调峰电厂运行更长时间的趋势可能会加速。特朗普政府表示正在探索利用现有电源(包括调峰电厂和其他应急系统)的方法,以快速满足巨大的新电力需求。

“有大量的调峰电厂可以运行得更多,”美国能源部长Chris Wright在9月份表示,并补充说清洁空气法规限制了更多电厂更频繁地运行。“目前最大的目标是电网上的备用容量。”

根据美国政府问责局(GAO)的一份报告,虽然调峰电厂仅贡献了全国约3%的电力,但它们拥有生产19%电力的总容量。

然而,利用这种备用容量可能意味着向往往已经背负沉重环境危害负担的社区排放更多有害物质。

根据学术界和联邦政府的研究,该国大约1000家调峰电厂不成比例地位于低收入有色人种社区,这意味着延长这些电厂的寿命可能会让弱势群体首当其冲地承受更多污染。

一项2022年针对以前被红线划定的美国社区的研究发现,与非红线区域相比,自2000年以来,这些居民附近建造调峰电厂的可能性高出53%。红线社区因主要是黑人或移民而被切断了抵押贷款等金融服务。

“如果你住在红线社区,你附近建造化石燃料发电厂的可能性更大,我们发现这种关系对于调峰电厂来说甚至更强,”领导这项研究的加州大学洛杉矶分校(UCLA)环境健康科学教授Lara Cushing说。

电力需求使电网不堪重负

美国大多数调峰电厂是在两个能源消费增长时期建造的:20世纪中叶,随着电器成为常见的家庭用品;以及世纪之交,随着经济增长和计算机普及。之后,随着耗能设备和基础设施变得更加高效,美国电力需求减弱,许多化石燃料发电厂关闭。

与此同时,仅在阳光明媚和刮风时才发电的太阳能和风能农场开始供应该国更多的能源。

“我们在某种程度上让旧系统更加努力地工作,这就是为什么我们看到这些作为调峰运行的电厂使用量增加的部分原因,”政府问责局的一位主任Frank Rusco说。该局是在环境正义团体的敦促下,受美国国会指示研究调峰电厂的使用及其与美国社区的交集。

研究发现,与非调峰电厂相比,天然气调峰电厂每生产单位电力的二氧化硫排放量中位数高出1.6倍。

菲斯克是全美最大电网PJM互联电网的一部分,该电网横跨13个州,覆盖了世界上最集中的数据中心。来自AI数据中心的需求正威胁着吞噬电网的电力储备,并且已经推高了价格。

今年夏天,PJM向电力供应商支付的确保电厂在需求激增时运行的价格比一年前飙升了800%以上。这使得拥有调峰发电厂变得更加有利可图。

“今天很明显,在全国范围内,电力需求正在超过供应——市场反映了这一点,发电商正在做出回应,”PJM发言人Jeff Shields说。“我们不能在继续引入新发电设施以跟上数据中心和其他为国家经济提供动力的大负荷的电力需求的同时,失去现有的发电能力。”

根据对电力公司发给PJM互联电网信函的分析,PJM地区约有23家石油、天然气和煤炭发电厂原定于2025年或之后不久退役。

信函显示,自1月以来,美国电力公司、电网运营商和联邦政府推迟或取消了其中13家发电厂的退役计划。在那些避免关闭的电厂中,有11家是调峰电厂。

被推迟退役的包括位于费城外围、由Constellation Energy拥有的已有约55年历史的“埃迪斯通”(Eddystone)机组,能源部已下令其继续运行。与此同时,巴尔的摩附近的瓦格纳(Wagner)调峰电厂应PJM的要求得以保留,同时电网运营商正在协调拆除发电机所需的输电设施。

许多被保留的发电厂最初就是作为调峰电厂建造的,而其他电厂最初打算作为全天候电源,但后来降级为仅在紧急情况下运行。

最后一道防线

菲斯克的所有者NRG Energy表示,调峰电厂是电网必不可少的保障,不仅是为了数据中心,也是为了制造业和交通运输的电气化,以及为了避免日益严重的冬季风暴和夏季热浪造成的停电而被更频繁地调用。

在该市拥有菲斯克调峰机组意味着芝加哥在紧急情况下(当外部电源中断时)不需要输入电力。

“它们确实是系统的最后一道防线和减震器,”NRG Energy的Matt Pistner说。“当需要它们时,没有其他地方可去。”

Pistner说,虽然NRG拥有从核能到风能和太阳能的发电来源,但燃油调峰电厂通过确保发电燃料源可以存储在现场,增加了另一层确定性。

“在运行期间,该发电厂始终在联邦和州环境法规范围内运行——我们为其记录感到自豪,”一位NRG发言人表示。

能源专家表示,调峰电厂有替代方案。投资更强大的输电线路可以将电力从供过于求的地区输送到短缺地区。

“如果我们这样做,系统将运行得更有效率,你可能会减少对调峰电厂的依赖量,”GAO的Rusco说。

据清洁能源倡导者称,正在进行技术改进以更长时间存储电力的电池也可以取代许多调峰机组。

在此期间,随着AI电力需求上升,像皮尔森这样在近期历史上成功争取关闭一些污染源的社区可能会发现调峰电厂更难对抗。

“这一切加起来导致电力消费者的成本显着增加,当地污染显着增加,并将阻止新的清洁能源发电连接到电网,”宾夕法尼亚大学克莱曼能源政策中心的John Quigley说。

PJM表示,无论调峰电厂是否停留更长时间,它都将继续将无碳可再生能源、核能和燃气能源连接到电网。

“我们需要我们现在能得到的每一兆瓦能源,”Shields说。他补充说,停用现有的发电厂“无视现实”。

伊利诺伊州北部是一个新兴的数据中心市场,至少有一个数据中心已经在皮尔森运营,附近地区还计划有多个其他能源密集型项目,包括T5 Data Centers今年宣布的一个拥有20栋建筑的园区。

Mead-Lucero担心,菲斯克调峰机组将延续困扰他家乡的环境危害遗留问题,该地区还受到工业卡车交通、金属废料场和穿过社区的主要高速公路排放的影响。“你把所有这些复合因素加起来,你最终又面临一个真正的问题。”

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