熱“烤”美國電網(wǎng)

受極端天氣影響，美國電網(wǎng)正面臨前所未有的供電壓力。而AI數(shù)據(jù)中心的用電波動(dòng)，也為美國電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來隱患。

今年夏季，美國東部、中西部和南部持續(xù)遭遇熱浪侵襲。美國國家氣象部門預(yù)計(jì)，紐約、費(fèi)城、華盛頓等城市體感溫度將超過110華氏度（約43攝氏度），約30個(gè)州、1.6億人口處于極端高溫預(yù)警之下。

持續(xù)高溫正對(duì)美國電力系統(tǒng)形成巨大壓力。

根據(jù)北美電力可靠性公司（NERC）發(fā)布的夏季可靠性評(píng)估，美國今年新增約58.5吉瓦（58500兆瓦）發(fā)電資源，其中包括約30.5吉瓦（30500兆瓦）太陽能、16吉瓦（16000兆瓦）電池儲(chǔ)能和7吉瓦（7000兆瓦）天然氣發(fā)電能力。在正常夏季條件下，美國整體電力供應(yīng)預(yù)計(jì)能夠滿足需求，但極端天氣及負(fù)荷快速增長仍可能增加局部供電風(fēng)險(xiǎn)。

據(jù)英國《金融時(shí)報(bào)》2日?qǐng)?bào)道，美國東北部、中西部和南部地區(qū)共有超過15萬戶家庭斷電，其中包括紐約州的2.7萬余戶。

美國能源部已宣布進(jìn)入能源緊急狀態(tài)，并授權(quán)區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)營商采取措施保障供電安全。

極端天氣推升用電需求

美國能源部長克里斯·賴特已宣布能源緊急狀態(tài)生效，并授權(quán)美國最大區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)營商之一PJM互聯(lián)系統(tǒng)（PJM Interconnection）采取緊急措施。在必要情況下，PJM可限制配備現(xiàn)場備用發(fā)電設(shè)備的數(shù)據(jù)中心及其他大型非關(guān)鍵用戶的用電，優(yōu)先保障醫(yī)院等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的電力供應(yīng)。

據(jù)悉，PJM負(fù)責(zé)向美國13個(gè)州及華盛頓特區(qū)約6500萬用戶供電。該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，本輪熱浪期間，系統(tǒng)峰值負(fù)荷將達(dá)到166304兆瓦，超過2006年創(chuàng)下的歷史最高紀(jì)錄，電網(wǎng)正面臨前所未有的供電壓力。

高溫不僅推高了用電需求，也進(jìn)一步增加了居民的生活成本。美國國家能源援助主管協(xié)會(huì)和能源貧困與氣候中心預(yù)計(jì)，今年6月至9月，美國家庭平均夏季制冷支出約為792美元，高于去年的717美元，同比增長約10.5%；與2020年相比，夏季制冷成本累計(jì)上漲近40%。

美國能源信息署預(yù)計(jì)，今年夏季天然氣發(fā)電量將與去年基本持平，而新增的空調(diào)用電需求將主要由可再生能源滿足。

不過，業(yè)內(nèi)人士仍對(duì)電網(wǎng)能否維持穩(wěn)定運(yùn)行保持謹(jǐn)慎態(tài)度。休斯敦大學(xué)能源與創(chuàng)新副校長拉馬南·克里希納穆爾蒂認(rèn)為，本輪熱浪期間，美國多個(gè)地區(qū)的電力需求可能刷新歷史紀(jì)錄。

他進(jìn)一步指出，今年熱浪恰逢美國獨(dú)立日假期，居民空調(diào)用電需求將持續(xù)維持高位。同時(shí)，夜間氣溫居高不下，也意味著發(fā)電廠難以利用低負(fù)荷時(shí)段開展例行檢修。極端情況下，部分地區(qū)甚至可能實(shí)施局部輪流停電，以保障電網(wǎng)整體穩(wěn)定運(yùn)行。

除高溫外，干旱、野火、颶風(fēng)等極端天氣同樣影響美國電網(wǎng)運(yùn)行。

NERC表示，美國西部創(chuàng)紀(jì)錄的低積雪水平正在降低水庫水位，可能限制水電產(chǎn)出，增加公用事業(yè)公司購電成本；野火則成為落基山脈地區(qū)電網(wǎng)面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)。

美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）指出，密蘇里河和密西西比河流域水位下降可能影響煤炭運(yùn)輸，而河流水位過低或水溫過高，也可能導(dǎo)致依賴河水冷卻的發(fā)電廠降低發(fā)電產(chǎn)出甚至停機(jī)。

此外，當(dāng)高需求與低風(fēng)速、低太陽能發(fā)電同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，也可能造成局部電力供應(yīng)緊張。NERC表示，這類風(fēng)險(xiǎn)在得克薩斯州西部較為突出，當(dāng)?shù)赜蜌猱a(chǎn)業(yè)電氣化、加密貨幣礦場及AI（人工智能）數(shù)據(jù)中心持續(xù)擴(kuò)張，對(duì)電網(wǎng)提出更高要求。

目前，美國多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)營商均已進(jìn)入高溫應(yīng)對(duì)狀態(tài)。紐約獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商預(yù)計(jì)，未來幾日電力需求將接近歷史高位，中西部獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商也預(yù)計(jì)系統(tǒng)峰值負(fù)荷可能刷新紀(jì)錄。

負(fù)責(zé)美國新英格蘭地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的新英格蘭獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商表示，由于加拿大同樣遭遇熱浪，跨境電力支援能力可能受到影響。新英格蘭獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商發(fā)言人馬修·卡克利表示，目前系統(tǒng)預(yù)計(jì)仍擁有滿足用戶需求及備用容量所需的資源，并將持續(xù)監(jiān)測市場狀況，必要時(shí)采取措施維持供需平衡。

AI數(shù)據(jù)中心成隱患

除居民用電外，AI數(shù)據(jù)中心快速擴(kuò)張也成為推動(dòng)美國用電需求增長的重要因素。NERC數(shù)據(jù)顯示，今年夏季峰值需求較去年增加約11吉瓦（11000兆瓦），其中大型數(shù)據(jù)中心貢獻(xiàn)了相當(dāng)一部分增量。

除負(fù)荷增長外，數(shù)據(jù)中心運(yùn)行方式也成為電網(wǎng)關(guān)注的問題。NERC表示，在部分輸電線路發(fā)生故障時(shí)，一些數(shù)據(jù)中心會(huì)迅速切斷與電網(wǎng)的連接，轉(zhuǎn)而使用現(xiàn)場備用電源。多個(gè)大型負(fù)荷同時(shí)退出電網(wǎng)，可能導(dǎo)致供需瞬間失衡，增加系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

今年5月，NERC發(fā)布了一項(xiàng)罕見預(yù)警，要求美國公用事業(yè)公司加強(qiáng)對(duì)大型用戶的監(jiān)測和規(guī)劃。

NERC首席執(zhí)行官吉姆·羅布表示：“這是一個(gè)高度復(fù)雜的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，正如我此前所說，‘這是一個(gè)五級(jí)火警級(jí)別的危機(jī)’?！?/p>

談及數(shù)據(jù)中心對(duì)電網(wǎng)的影響時(shí)，他表示：“我們擔(dān)心的是數(shù)據(jù)中心會(huì)瞬間停止取電。這種切換會(huì)發(fā)生得非?？欤赡茉陔娋W(wǎng)其他部分引發(fā)各種振蕩等問題?！?/p>

咨詢機(jī)構(gòu)伍德麥肯茲監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，一些大型數(shù)據(jù)中心幾分鐘內(nèi)用電波動(dòng)可超過50兆瓦。該機(jī)構(gòu)分析師本·赫茲-沙格爾表示：“在當(dāng)前這種負(fù)載波動(dòng)水平下，維持一個(gè)穩(wěn)定、可靠且高效的系統(tǒng)，即使在數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)部，也是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)?！?/p>