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— 《进步者日报》编辑部  /  La rédaction

电力需求预测大幅上调,北美电网的规划与可靠性风险随之上升。NERC 预计未来十年将新增 224 吉瓦峰值功率,比上一年的预测高出 69%。这一修正暴露出治理缺口:供暖、交通、工业脱碳与数字扩张同时争夺同一张电网,却没有统一的联邦规则来分配大型负荷带来的电网强化成本。

要点

  • NERC 预计 2025 至 2035 年间北美将新增 224 吉瓦峰值功率,数据中心是已确认的主要增长来源,其他因素也拉大了与 2024 年预测的差距(NERC,2025 年长期可靠性评估)。
  • 美国联邦能源监管委员会(FERC)已要求六家区域运营商修订超大型负荷的接入规则,并评估是否需要制定更明确、更适配超大型负荷的专项规则。
  • 接入排队中挤满了相互竞争的项目:太阳能电站、风电场、工业热泵、数据中心。发电项目须满足准备标准和硬性期限,负荷项目目前尚无对等约束。
  • 能源转型的积极联动效应——电动汽车、热泵、绿色工业——同样依赖这张已经过载的电网,这可能拖慢各项技术的普及速度。
  • 未来十年的核心问题是:数字经济与脱碳能否共用同一张电网,还是两者的竞争需要明确的政策取舍。

十年 224 吉瓦:69% 修正背后是什么

1 吉瓦在正常条件下可供应约 75 万户美国家庭。NERC 预测到 2035 年夏季峰值将新增 224 吉瓦。要理解这与 2024 年预测的差距,需要先了解 NERC 的建模方式:它汇总区域运营商的接入申报、各州用电预测和已申报的投资计划。过去二十年,这套方法给出的结果相当稳定。需求缓慢增长,可靠性裕度保持宽松。

新一代数据中心加剧了负荷预测的不确定性。运行人工智能模型的数据中心,单体耗电量在 100 至 500 兆瓦之间,相当于一座中型城市的用电量。其开发商提交接入申请的节奏远超电网运营商的预期。结果是:接入排队总量依然庞大、推进缓慢,但 2024 年全国活跃队列规模有所下降。

2025 年预测比 2024 年高出 69%,并非过去模型出错,而是数据中心运营商及其他大型负荷的真实需求确实增加了。这次修正既是需求信号,也是治理信号。

各区域市场的接入排队普遍积压

北美电网按区域市场运作,各有独立运营商:东海岸的 PJM、中部的 MISO、德克萨斯州的 ERCOT、加利福尼亚州的 CAISO 等。每家运营商管理各自的接入排队,规则各异,包括由谁付费、付多少、何时付。

这些规则最初为发电项目设计——电厂、太阳能电站、风电场向电网馈电。它们并非为大量消耗电力的用户设计,而这类用户所需的接入功率级别,此前只有重工业才会达到。数据中心属于具有新特征的超大型负荷这一新兴类别,而非此前完全不存在的类别。

在覆盖宾夕法尼亚州至伊利诺伊州共 13 个州的 PJM 市场,2024 年 12 月过渡周期一(Transition Cycle 1)共有 212 个活跃项目,合计约 14 吉瓦。项目数量庞大加上投机性申请大量涌入,导致处理效率低下,PJM 随后强化了准备标准。太阳能和风电运营商抱怨,他们的项目在排队中等待数年,同时数据中心的投机性申请占用了接入审查部门大量审核资源。

FERC 于 2026 年 6 月正视这一问题,要求六家区域运营商提出超大型负荷接入的新规则。指令要求审查并改进申请与研究流程、融资规则及电网强化成本分摊机制。待处理申请中包括工业脱碳和电气化项目,这些项目叠加数据中心需求,共同推高了电网接入需求。

数字经济与脱碳面对同一个瓶颈

Tim Lenton 在其研究积极临界点的著作中描绘了某些技术——太阳能、电动汽车、热泵——如何在达到关键普及门槛后产生自我强化效应。成本曲线急剧下降,行为随之改变,政策跟进。他的著作《积极临界点》(Positive Tipping Points)记录了 2020 年以来多个此类动态。

这些临界效应的前提是:电网必须有能力同时承载这些技术的接入需求。一辆电动汽车停在车库门口,充电就需要电。一台热泵取代燃气锅炉,运行就需要电。一家工厂将电炉替代燃气或煤炭,就会向需求侧增加兆瓦级负荷。这些转变与数字需求同时涌向同一张电网。

现实中的张力已经显现。多个地区为工业电气化项目配套的太阳能电站,正面临接入延迟。区域运营商援引变电站和输电线路的饱和问题。与此同时,部分数据中心在等待电网接入期间,以其他方式临时供电,维持运转。系统性临界转变的乐观前景,正在被共用基础设施的惰性所消耗。

Daron Acemoglu 在其研究技术与权力的著作中追问稀缺资源的分配问题及其受益方。电网是公共基础设施,强化成本大部分通过监管电价向所有用户摊派。如果数据中心在相当程度上推动了电网强化投资,而现行电价机制又将大部分强化成本分摊给所有用户,数据中心实际承担的比例便缺乏精确核算,这引发了公平分摊的问题。FERC 此次接入规则指令,正是试图纠正这一状况。

电网强化费用谁来付:悬而未决的问题

电力接入的经济逻辑在理论上很简单:谁接入,谁承担由此产生的电网成本。实践中,各区域市场的执行方式差异很大。部分运营商采用”深度成本分配”原则:新接入方全额承担其所需的电网强化费用。另一些运营商则在所有用户之间进行部分成本共摊。

对一座 50 兆瓦的风电场而言,这种差异尚在可控范围内。对大型数据中心园区而言,差距可能非常悬殊。大型科技平台运营商具备消化这些成本的财务实力,多家已签署长期可再生能源购电协议,为新建太阳能或风电项目提供资金。微软、谷歌和亚马逊已宣布投资新建民用核能设施,用于为其数据中心供电。

但从意图到实际并网,中间横亘着接入规则和随之而来的等待时间。太阳能电站在物理接入电网前可能面临大幅延误,在此期间,原本由它供电的负荷只能通过其他渠道获取电力。时间差——而不仅仅是成本——才是问题的核心。

六家运营商对 FERC 2026 年 6 月指令的回复,须在原定 60 天期限后的 2026 年 11 月前提交。改进方向包括:设立准备标准和财务承诺机制以过滤投机性申请,以及研究是否按基础设施目标建立优先级排序。

电网在 2026 至 2036 年间需要承载的增量

NERC 的十年预测是规划文件,而非确定性预报。224 吉瓦对应的是 NERC 对 2025 至 2035 年夏季峰值增长的预测值。修正是必然的,但电网压力在未来数年内预计仍将持续。

三条轨迹正在浮现,现有数据尚不足以确定哪一条更可能实现。

第一条:FERC 改革后的接入规则成功规范了排队秩序,数据中心为其产生的电网强化投资承担相当比例的费用,脱碳项目同步推进。这条轨迹需要监管部门快速执行,以及区域运营商的配合——而美国近年电网监管的历史并不能使人将这两个条件视为理所当然。

第二条:接入竞争同时拖慢两类动态。数据中心通过网外合同临时供电,包括现场燃气发电机。工业脱碳和电动出行项目在最饱和的地区出现延误。Lenton 记录的积极临界转变依然真实,但速度更慢,地理分布更不均衡,集中在电网仍有裕度的州。

第三条:取舍走向明确的政治化。各州或联邦国会就电网优先接入权立法,就像弗吉尼亚州——全球数据中心密度最高的州——已开始通过用电透明度法律做出的尝试。这种政治化进程可能加速决策,也可能因各方联盟博弈而陷入僵局。

2027 年前最值得追踪的信号,是六家区域运营商对 FERC 指令的回复:所提机制的质量、实施时间表,以及数据中心运营商在面对更严格的强化费用规则时的反应。这些回复将表明:美国电网能否承载双重压力,还是终将被迫做出选择。

有助于打破僵局的信号

若干技术路径可在等待完整监管改革期间缓解约束。需求响应管理允许数据中心根据实时价格信号调节用电,这在多个区域市场已有实验。一座数据中心在夏季高温峰值期间接受削减 20% 的用电量,就为其他用途腾出了容量——这是对电网的贡献,不是让步。

大规模储能——尤其是在饱和变电站上游部署大功率电池——可以削峰填谷,推迟昂贵的电网强化投资。多家区域运营商已开始将这类资源纳入规划。本刊关于极端高温下城市电气化的报道表明,电网压力同时来自多个方向,数据中心只是其中一个来源。

将数据中心迁往电网裕度充裕的地区,是另一条出路。蒙大拿州、怀俄明州、达科他州拥有利用率偏低的输电能力和可观的风电潜力。土地成本和冷却用水供应制约着这一选项的可行性,但上述各州已有若干项目推进中。

最后,数据中心实际用电量的透明度,是任何严肃政策取舍的前提。人工智能相关职业集中在少数大都市区这一现象,在局部电网节点上形成了额外压力,但由于缺乏各站点的公开用电数据,这一压力难以量化。弗吉尼亚州已于 2024 年就此立法;其他州正在审议类似要求。

电力接入规则改革是必要条件,但不充分。它解决不了需要部署多少新增容量的问题,也解决不了高压输电线路的建设融资问题——后者的审批和建设周期往往长达十年。在没有明确接入规则的情况下共用一张电网,意味着让先到者为其他所有人定下规则。


来源

  1. 北美电力可靠性公司,2025 年长期可靠性评估,2025 年 10 月。https://prod.nerc.com/globalassets/our-work/assessments/nerc_ltra_2025.pdf
  2. 美国联邦能源监管委员会,FERC 启动专项行动加速大型负荷接入,2026 年 6 月。https://ferc.gov/news-events/news/ferc-launches-aggressive-targeted-action-speed-large-load-integration
  3. Tim Lenton,《积极临界点:如何解决气候危机》(Positive Tipping Points: How to Fix the Climate Crisis),牛津大学出版社。https://global.oup.com/academic/product/positive-tipping-points-9780198937678
  4. Daron Acemoglu 与 Simon Johnson,《权力与进步:我们千年来与技术和繁荣的博弈》(Power and Progress: Our Thousand-Year Struggle Over Technology and Prosperity),PublicAffairs,2023 年。
  5. PJM 互联公司,接入排队数据,2024 年年度报告(可在 pjm.com Planning & Interconnection 板块查阅)。