氢能困境与燃料电池崛起：数据中心备用电源的未来之路

在这个探索柴油发电机替代方案的系列文章中，我们此前已分别探讨了电池储能系统（第一部分）、先进电力电子技术（第二部分），以及燃气发动机、燃气轮机和蒸汽轮机（第三部分）。本期作为收尾篇章，将聚焦那些尚未成熟或尚未大规模部署、但正受到广泛关注的前沿技术。

氢能备用电源：愿景与现实的落差

目前市场上已有多家供应商提供基于氢能的备用发电机产品。以英尼奥燃气发动机（Innio Jenbacher）为例，该公司提供多款氢能发动机选项。在氢气供应有限的场景下，运营商可将少量氢气与天然气混合使用，以支持高达10兆瓦的输出功率。对于追求100%氢能运行的设施，该公司目前提供最高1兆瓦的机型，并计划推出3兆瓦版本。

对此类系统兴趣最浓厚的市场主要集中在欧洲。Innio曾披露来自荷兰NorthC数据中心的订单，内容是为其应急备用电力系统采购六台燃气氢能发动机。这些双燃料发动机在短暂停电期间使用现场储备的氢气运行，遭遇较长时间断电时则切换至天然气。荷兰政府在氢能基础设施上投入大量资金，包括将约300公里的天然气管道改造为氢气输送网络。然而尽管如此，更广泛的市场渗透依然举步维艰。

在美国，卡特彼勒（Caterpillar）和Generac等制造业巨头并未大力推进氢能发动机。除炼油厂外，氢气的大规模稳定供应难以实现，且成本高昂，其配送体系需要对管道和储存设施进行大规模升级改造，安全合规与许可审批方面的问题也悬而未决。

政策层面的态度同样趋于保守。2024年中期，美国环境保护署（EPA）在最终确定化石燃料电厂温室气体排放标准时，并未在新建污染源绩效标准（NSPS）中纳入氢气混烧要求。此前的提案曾设想到2032年天然气中混烧30%体积比的氢气，并在2038年提升至96%，但上述要求均被删除，目前没有任何强制性氢能规定。

"氢能之所以被排除在外，是因为其生产成本高昂，且美国在生产、运输或储存方面的基础设施十分有限。"Burns & McDonnell技术经理梅根·罗伊瑟（Megan Reusser）表示。

就目前情况来看，氢能发动机在美国数据中心备用电源领域的应用仍局限于实验性或实验室规模的部署。即便在政策环境相对友好的欧洲，实际落地也面临重重阻碍。潜在机会或许存在于氢气供应充裕的特定场景，例如毗邻炼油厂的数据中心，或是风光发电比例较高、存在弃电现象、可将多余电能输送至电解槽制氢的地区。但即便在这些情况下，将剩余电力注入电池储能系统，往往在备用电源应用上更为高效且经济。

"氢能领域的投资热度在2023年达到顶峰。"彭博新能源财经（BloombergNEF）首席执行官乔恩·穆尔（Jon Moore）于2026年3月接受《能源转型内参》采访时表示。

燃料电池赋能AI算力：走向主流的关键一跃

燃料电池被誉为"下一个重大突破"已有二十年之久。以氢气为燃料的版本一度被寄予厚望，有望席卷全球。2022年，NorthC数据中心在其格罗宁根设施安装了欧洲首套500千瓦氢燃料电池备用系统，成为当时的里程碑事件，但尽管荷兰政策持续支持、氢气管道网络也在持续扩建，跟进者寥寥无几。

在美国，微软是氢燃料电池的积极推动者，其试点项目包括与Plug Power合作开发的纽约州拉瑟姆3兆瓦氢燃料电池系统，该系统成功为一个数据中心持续供电两天，验证了替代柴油发电机的可行性。微软还与爱尔兰能源公司ESB在都柏林园区开展了一项可提供最高250千瓦电力的试点合作。此外，加利福尼亚州、怀俄明州、北卡罗来纳州、犹他州和德克萨斯州的数据中心氢燃料电池项目也已完成或正在推进，布卢姆能源（Bloom Energy）和巴拉德动力系统（Ballard Power Systems）是主要供应商。

上述3兆瓦氢燃料电池系统由微软与Plug Power联合开发，系统包含两个40英尺长的标准集装箱。（图片来源：微软/摄影：约翰·布雷彻）

若将氢气这一变量从方程中移除，燃料电池在近期大规模应用方面的前景则更为乐观。2026年4月，布卢姆能源扩大了与甲骨文（Oracle）的合作关系，宣布支持高达2.8吉瓦的燃料电池装机容量，旨在以比传统电力解决方案更快的部署速度，支撑更高密度的AI工作负载。这些固体氧化物系统无需燃烧，即可直接从天然气、沼气或氢气中发电。

除甲骨文外，布卢姆能源还宣布与Equinix及Compass数据中心达成合作，并与资产管理机构布鲁克菲尔德（Brookfield）签署了价值50亿美元的战略合作协议，以加速面向AI设施的燃料电池产能扩张。

"表前电力解决方案对于弥合AI算力工厂的电网缺口至关重要。"布鲁克菲尔德全球AI基础设施负责人西坎德·拉希德（Sikander Rashid）在2025年10月的新闻稿中表示。

可再生燃料在数据中心的应用探索

可再生燃料来源于生物质，包括植物、动物脂肪及各类废弃物流，主要品种涵盖乙醇、生物柴油、可再生柴油、可再生天然气以及电制燃料（e-fuels）。其中，可再生柴油通过对废弃油脂进行加氢处理制得，其化学组成与石油柴油高度相似，在交通运输领域的应用已超越生物柴油，市场份额持续攀升。

在数据中心领域，可再生柴油目前仍属小众选择。卡特彼勒、康明斯（Cummins）等主流制造商已批准其用于多款柴油发电机组。尽管可再生柴油可将全生命周期碳排放降低高达90%，但由于传统柴油在供应保障和成本方面仍具优势，后者依然主导着备用电源市场。微软曾积极倡导在其数据中心使用可再生柴油，并于2020年承诺到2030年在旗下设施中全面淘汰柴油。然而，AI基础设施的快速扩张已促使包括微软在内的部分运营商重新审视其可持续发展和净零排放承诺的推进时间表。

可再生柴油是一种即插即用型替代燃料，已获众多原始设备制造商认证，但供应量与价格因素使其在备用发电领域仍属小众之选。（图片来源：Getty）

近期竞争格局：哪些技术将脱颖而出

上述技术中，有些将在数据中心电力体系中占据一席之地，另一些则可能逐渐淡出视野。天然气或沼气驱动的燃料电池最有望在近期实现规模化应用，尤其是在能够快速部署以满足日益增长的AI算力需求的表前容量领域。氢能发动机和氢燃料电池则可能在基础设施持续完善、成本逐步下降的过程中，在特定细分场景或政策扶持的环境下稳步推进。可再生柴油在供应与成本条件具备的地区将保持一定的实用价值，但在短期内不太可能大范围取代传统柴油。

在推动有前景的创新技术走向规模化应用的过程中，经济性、基础设施和可扩展性是绕不开的三重考验。运营商将综合考量本地市场实际情况，通过多元化技术组合，在系统韧性、成本控制与可持续发展目标之间寻求最优平衡。

Q&A

Q1：数据中心为什么不大规模使用氢能发电机？

A：目前氢能发电机面临多重障碍：氢气供应不稳定且成本高，配送需要大规模升级管道和储存设施，安全合规与审批流程复杂。在美国，除炼油厂周边外，氢气难以大量获取，加之EPA最终未在新建污染源绩效标准中强制要求氢气混烧，政策推动力也有所减弱。因此，目前美国数据中心的氢能应用基本停留在实验阶段。

Q2：布卢姆能源与甲骨文的燃料电池合作具体是怎么回事？

A：2026年4月，布卢姆能源宣布扩大与甲骨文的合作，计划支持高达2.8吉瓦的燃料电池装机容量。布卢姆能源的固体氧化物燃料电池系统可直接从天然气、沼气或氢气中发电，无需燃烧，部署速度比传统电力方案更快，能够满足高密度AI工作负载的电力需求。

Q3：可再生柴油能替代传统柴油成为数据中心主流备用电源吗？

A：短期内可能性不大。尽管可再生柴油在技术上与传统柴油高度兼容，已获卡特彼勒、康明斯等主流厂商认证，且全生命周期碳排放可降低高达90%，但受制于供应量不足和成本较高，目前仍属小众选项。微软等企业虽积极推广，但AI基础设施的快速扩张也使部分运营商推迟了相关可持续发展目标的实现时间。