AI浪潮下的电力危机：美国数据中心扩张遭遇电网天花板

美国数据中心需求激增给电力公司提出了巨大挑战。

8月14日，美国最大电网运营商PJM互联公司的独立监管机构Monitoring Analytics发布季度报告，称PJM当前及“在可预见的未来内”的供电能力均无法满足大型数据中心的电力需求，新建数据中心项目必须自备电力供应方案。

这一电力短缺问题正引发多重连锁反应。由于数据中心扩张将迫使电网进行大规模升级改造，相关成本可能通过电价上涨转嫁给居民和小企业用户。上述报告警告，若不加以解决，PJM电网其他用户将面临极其沉重的成本负担。

穆迪评级高级副总裁玛迪纳（John Medina）在发给第一财经记者的报告中称，为支撑人工智能（AI）、云计算和数据存储服务的快速发展，2025年全球数据中心耗电量预计将攀升至近600太瓦时。

“如果开发步伐无法满足需求，数据中心新增容量不足则可能会限制大型云服务提供商未来几年的收入增长机遇。”玛迪纳补充说，“数据中心急需大量电力，公众对此的担忧会日益明显。鉴于需求和资金成本上升提高了客户的电价，这可能会导致公用事业公司面临更高的社会风险。”

最大的限制因素是电力

生成式AI和大型语言模型的算力需求正推动科技巨头加速扩建物理基础设施。麦肯锡研究数据显示，2025至2030年间，全球企业为满足AI需求的投资总额预计将达6.7万亿美元。高盛最新报告称，微软、谷歌、亚马逊和Meta四家科技巨头2025年计划投入的资本开支将创下3640亿美元的历史纪录，仅过去一个季度，“七大科技巨头”在数据中心项目的投资就超过1000亿美元。

这种扩张带来前所未有的电力需求压力。国际能源署（IEA）预测，到2030年全球数据中心电力消费将翻番，超过日本全国用电总量。高盛则表示，同期全球AI数据中心的新增电力需求可能相当于7500万美国家庭的用电规模。

亚马逊首席执行官贾西（Andy Jassy）最近告诉投资者，如果能拥有更多数据中心，销售额可能会更高，但“最大的限制因素是电力。”

为此，科技巨头和政策制定者正努力寻求解决方案。今年6月，亚马逊宣布投资200亿美元在宾夕法尼亚州建设两个数据中心园区，其中部分设施将直接接入核电站电力系统。同月，Meta与美国联合能源公司（Constellation Energy）签署了一项为期20年的核能采购协议。此前，微软也与该公司签署电力采购协议，计划重启位于三英里岛（Three Mile Island）的核反应堆。谷歌则在去年10月与多个在建小型模块化反应堆项目达成购电协议。

7月，白宫发布“人工智能行动计划”，承诺加快数据中心建设审批流程，并考虑放宽包括《清洁空气法》和《清洁水法》在内的部分环保限制。

然而，高盛分析认为，美国电力行业面临转型挑战，过去二十年近乎零增长的电力需求使行业缺乏扩张动力，而新建电力设施往往需要十年周期。

太平洋燃气与电力公司高管梅德罗斯（Mike Medeiros）表示：“当前电力需求的增长规模和速度前所未见，可能是二战以来最剧烈的负荷激增。”

全球投资咨询公司BCA研究美国投资策略服务首席策略师皮塔（Doug Peta）本周表示，即便不考虑五年左右的趋势，仅仅预测未来一年的电力需求能否被满足也存在困难。“需求远远超过供应，这应该会提高电力能源公司和其他相关企业所销售的产品价格。然而，如果根本无法获得足够的电力，那么这些公司预期的利润率和快速增长最终会落空，甚至可能出现戏剧性失败。”

科技巨头要支付多少电费

美国电力研究所电网专家威尔逊（Tom Wilson）表示：“过去20多年，美国的电力负荷增长基本停滞，而如今数据中心带来的需求激增，使得电网系统成本需要重新分摊到更多用电主体上。”

根据美国能源信息署数据，自2020年以来，美国居民平均电价已上涨超过30%，远超此前温和的涨幅。公用事业公司为弥补长期滞后的电网维护、应对极端天气而增加的投资，是电价上涨的主要原因。

而数据中心的迅猛扩张将进一步加剧了这一趋势。伴随着数据中心等大型用电户的接入，电网升级的固定成本（如输电线路、变电站和管道建设）需由用户分摊，导致剩余客户不得不承担更高的费用份额。

研究气候解决方案的智库Project Drawdown高级科学家史密斯（Amanda Smith）表示：“全美多地居民已感受到电费上涨，因为公用事业公司正大力投资输电基础设施，为预期的负荷增长做准备。尽管这是必要的，作为电费支付者，我们最终将看到电费上涨以覆盖这些费用。”

美国卡耐基梅隆大学和北卡罗来纳州立大学今年6月发布的一项分析发现，到2030年，数据中心扩张将使全美平均电费上涨8%，而弗吉尼亚州等数据中心密集地区的涨幅可能高达25%。

部分地区已开始显现这一影响。据东北俄亥俄公共能源委员会（NOPEC），自今年6月起，当地普通家庭每月电费因数据中心用电需求增加上涨了约10%-15%。

尽管科技公司强调不会将成本转嫁给普通用户，并承诺承担自身用电及配套设施的支出，但实际操作中，如何合理分摊费用仍存在争议。去年12月，亚马逊、谷歌、微软等科技公司就因电费分摊问题与美国电力公司（American Electric Power）对簿俄亥俄州公用事业委员会。

美国佛蒙特大学法学院与研究生院能源与环境研究所经济分析师库珀（Mark Cooper）表示：“除非人们施压公用事业委员会，否则账单将由电费支付者承担。”