寒冬降雪期间，输电塔（电力铁塔）与输电线路被积雪覆盖。图片来源：Getty Images
2026年1月下旬，冬季风暴“弗恩”席卷美国，带来冰冻、降雪与极寒天气，导致超百万民众断电，受灾区域主要集中在美国东南部。
为应对远超平均水平的高用电需求，运营美国中大西洋地区电网的非营利公司PJM向联邦政府申请许可以提升发电量，即便这意味着燃烧高污染燃料，造成严重空气污染。
美国能源部长克里斯·赖特（Chris Wright）批准了该申请，还采取了另一项举措：授权PJM、管理得州电网的得州电力可靠性委员会（ERCOT），以及美国东南部主要电力供应商杜克能源（Duke Energy），要求数据中心及其他高耗能企业启动备用发电机。
此举旨在确保风暴期间居民用电供应充足。这类设施通常仅自发自用，不会将电力回输至电网。但赖特解释称，这些“工业柴油发电机”可“提供35吉瓦电力，足以满足数百万户家庭的用电需求”。
我们是在美国东南部工作生活的电力领域学者。在冬季风暴“弗恩”过后，我们认为可以探索更为清洁的数据中心供电模式，同时助力社区做好冬季风暴的防范、应对与灾后恢复工作。
数据中心消耗大量能源
在赖特下达指令前，外界无法确定数据中心是否会在风暴或其他紧急情况下削减电网用电量。
这一问题已迫在眉睫：数据中心为满足生成式人工智能的用电需求，已推高PJM等负荷紧张电网的居民电价。
数据中心的用电需求预计还将持续攀升。尽管估算数据差异较大，但劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Lab）预计，美国数据中心用电量占全国总发电量的比重将从2023年的4.4%飙升至2028年的6.7%至12%。PJM预计，到2030年其电网峰值负荷将增长32吉瓦，足以满足3000万户新增家庭的用电需求，而新增负荷几乎全部流向新建数据中心。PJM的核心职责是统筹电力调度，并核算公众及其他主体需承担的供电成本。
各方竞相新建数据中心并争抢电力资源，这引发了公众的强烈反对，人们担忧数据中心会推高家庭用电成本。此外还有多重隐忧：依赖燃气发电机供电的高耗能数据中心可能损害空气质量、消耗水资源并加剧气候恶化。不少数据中心的选址或规划落地社区，本就污染严重。
地方条例、州公用事业委员会制定的法规，以及联邦层面的拟议法案，均试图保护居民免受电价上涨影响，并要求数据中心承担所需输电和发电基础设施的费用。
全天候不间断供电？
除持续加重电网负荷外，许多数据中心还向公用事业公司提出要求：为其提供可靠性达99.999%的电力供应。
但自20世纪70年代以来，公用事业公司一直推行“需求响应”计划：大型用电企业同意在冬季风暴“弗恩”等用电高峰期削减用电负荷，作为回报，公用事业公司为参与该计划的用户提供电费抵免等经济激励。
多年来，需求响应计划帮助公用事业公司和电网运营商削减夏冬用电高峰负荷。智能电表的普及使居民用户和小企业也能参与其中。将屋顶太阳能、储能电池、电动汽车等分布式能源整合后，可作为“虚拟电厂”进行调度。
另一种解决方案
数据中心与地方政府及公用事业公司的协议条款通常不对外公开，这使得外界难以判断数据中心是否能够或愿意临时削减用电负荷。
在某些情况下，为保障医疗记录、银行账户和航空订票系统等关键数据系统的运行，必须确保电力供应不中断。
但随着人工智能热潮兴起，数据中心用电需求激增，运营商也愈发愿意考虑参与需求响应计划。2025年8月，谷歌（Google）与印第安纳密歇根电力公司（Indiana Michigan Power）、田纳西河谷管理局（Tennessee Valley Authority）签署新协议，提出“通过调控机器学习负载实现数据中心需求响应”，在电网负荷紧张时将“非紧急计算任务”转移至其他时段执行。多家新兴企业也应运而生，专为人工智能数据中心提供工作负载调配方案，甚至利用内部电池储能系统，在电力短缺期间暂时切断数据中心对公共电网的用电依赖。
面向未来的灵活性
一项研究发现，若数据中心承诺灵活用电，那么无需新增发电和输电设施，电网就能额外增加100吉瓦供电容量，足以满足约7000万户家庭的用电需求。
另一案例中，研究人员展示了数据中心如何通过虚拟电厂投资场外发电项目来满足自身用电需求。在企业和住宅安装搭载储能电池的太阳能板，相较新建大型发电厂，能以更快速度、更低成本提升电力供应。虚拟电厂还具备灵活调度的优势，电网运营商可在用电高峰期调用电池储能、调节温控设备或关闭电器。这些项目还能为安装光伏与储能的建筑带来益处。
分布式能源发电与储能、输电线路防寒改造，以及可再生能源应用，都是保障冬季风暴期间及灾后电力供应的关键举措。
这些举措在田纳西州纳什维尔等地成效尤为突出。在冬季风暴“弗恩”导致停电的高峰期，该市超23万户用户断电，原因并非家庭用电量超出供电能力，而是输电线路受损。
人工智能的未来发展仍充满不确定性。分析师警告称，该行业可能存在投机泡沫：一旦行业需求陷入停滞，电力用户最终可能要为那些为满足虚增需求而建设的电网升级工程和新增发电设施买单。
对于数据中心等大型用电企业而言，现场柴油发电机是缓解电网压力的应急方案，但这并非应对冬季风暴的长久之策。若数据中心、公用事业公司、监管机构及电网运营商愿意考虑利用场外分布式能源满足用电需求，那么相关投资不仅能抑制能源价格上涨、减少空气污染和气候影响，还能保障所有用户在极端寒暑天气下的电力持续供应。（财富中文网）
尼基·卢克（Nikki Luke），田纳西大学人文地理学助理教授与康纳·哈里森（Conor Harrison），南卡罗来纳大学经济地理学副教授
本文依据知识共享许可协议（Creative Commons license）转载自The Conversation，点击查看原文。
译者：中慧言-王芳
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