電子發燒友網報道（文/梁浩斌）AI在逐步接替人類工作的同時，還在跟人類“搶電”？最近，美國最大的電網運營商PJM正在面臨多重危機，PJM負責運營一個從芝加哥到新澤西州共13個州地區、擁有6700萬用戶的電力輸送系統。

但如今，由于AI數據中心的用電需求涌現，一方面居民用電價不斷升高，另一方面是電網容量不足，導致基礎的供電穩定性無法保證，PJM在炎熱和極寒氣候期間需要輪流停電，避免損壞電網基建。這些問題都指向電力基礎設施正在成為AI數據中心擴張的關鍵。

AI數據中心涌現，擴容成本由居民買單？

根據data center map的資料，PJM運營范圍內的弗吉尼亞州北部是全球最大數據中心集群，這里有超過586個運營數據中心，占全球互聯網流量70%以上。科技巨頭如Amazon、Microsoft在此投資數百億美元，谷歌在去年也表示計劃未來兩年投資250億美元在當地建設數據中心，這毫無疑問是PJM負荷增長的核心。

當地的公用事業公司Dominion Energy表示，已經收到來自數據中心開發商多達40GW的電力需求，這是什么水平？弗吉尼亞2024年底電網總容量也不過20GW，而40GW足以供應至少1000萬戶家庭。Dominion Energy還預計到2039年電力系統峰值需求還將翻倍。

實際上，PJM這個組織并不直接發電，而是作為發電廠合擁有電力輸送基建的公共事業公司之間的中介，PJM通過監測電力各地需求，來協調發電廠發電策略，平衡供需。

但AI數據中心的涌現，已經徹底打破了電力供需的平衡。可以說當地的電網基礎設施，在過去的幾十年中由于需求穩定，擴容的速度非常緩慢。甚至在2020年的時候，由于電力需求不足，PJM還關閉了服務區域的一些發電廠。直至今天，又再受到環保政策的影響，一些火力發電廠包括煤炭和燃氣發電機組被部分關閉，以降低碳排放。

同時再加上數據中心往往是以集群的形式出現，多個大型的數據中心設施會建在相近的地方，因此這對電網帶來的沖擊更加大。

另一方面，由于數據中心的需求暴增，整體區域用電需求同步大幅增加，導致PJM容量拍賣價格飆升，對于當地居民來說帶來的就是電費激增。

這里解釋一下，容量拍賣是PJM用來確保未來幾年有足夠發電容量滿足高峰用電需求的一種市場機制，容量拍賣價格就是最終通過拍賣確定的電力價格。當PJM通過拍賣買到電力容量，這也意味著在一年中，發電廠需要每天保證可以輸出相應容量的電力。

簡單來說，就是相當于買了一個“電網可靠性保險”，當需求越高，這個保險費用就越高，也就能夠吸引發電設施建設。

而根據PJM的數據，自2024年起，容量拍賣價格屢屢創下歷史新高，最近三次連續容量拍賣總成本高達472億美元。然而，這部分費用也不只是科技公司承擔，因為本質上這個“電網可靠性保險”是由全體用戶買單的，在居民用電中，容量成本一般占到電費的20%到30%。

因此，數據中心的電力需求所帶來的擴容成本，就轉嫁至居民身上。據PJM數據，根據不同區域，居民電費近年上漲12%-30%不等，數據中心集群附近電價漲幅甚至高達267%。

當然，為了解決這些問題，也有一些地方開始要求科技公司承擔更多的增量成本。紐約州Energize NY計劃要求無就業益處的大型數據中心自付全額增量成本；2026年1月Microsoft宣布“社區優先”計劃，自擔全額電力及電網升級成本，拒絕地方稅收優惠，并投資面向本地居民的AI培訓項目。

未來美國的數據中心更多需要自己投資發電設施，比如自檢燃氣發電、核電站、儲能等設施，來降低居民的電費負擔。與此同時，這也將帶來史無前例的電力設備需求。

數據中心自建發電設施，帶來哪些需求？

盡管目前以國內的電力基建，以及西部新能源設施的布局情況來看，數據中心的電力需求是完全可以滿足的。但北美當前的數據中心電力需求與電力基建存在非常大的斷層，因此未來很大可能會形成數據中心專用的發電廠專供數據中心集群，或是數據中心運營商自建發電設施的模式。

數據中心自建發電設施，將直接催生發電設備、儲能配套、系統集成、運維服務、合規認證等多維度的市場需求，同時推動能源技術與數據中心場景的深度融合。當然，投資規模也非常龐大，自建發電往往需數十億美元投資，單個GW級設施可能需10-50億美元，預計到2030年，美國數據中心自建電源投資將高達500億美元。

首先，數據中心對電力的核心要求是7×24 小時不間斷供應，優先保障供電可靠性，且需符合全球碳中和趨勢。

燃氣輪機具有啟停速度快、調峰能力強、排放低的特點，能快速響應數據中心的負荷波動，同時可搭配熱電聯產（CHP）系統，將發電余熱回收用于數據中心制冷，大幅提升能源利用率。這類單機容量通常在 10MW-100MW的中小型燃氣輪機，需求會顯著增長，尤其適合高密度數據中心集群。同時優勢是18-24個月即可上線，部署周期遠快于核電或大規模可再生能源，是數據中心電力部署的首選。

目前燃氣輪機出口上，國內杰瑞股份、濰柴動力、東方電氣、上海電氣等均已經進入北美市場，其中杰瑞股份全資子公司GenSystems Power Solutions LLC近期兩次與美國某客戶簽署燃氣輪機發電機組銷售合同，合同累計金額達2.12億美元。

由于0碳排放，核能發電是科技巨頭大力投資的方向之一，小型模塊化核反應堆燃料成本低、壽命長達40到60年，輸出穩定，非常適合數據中心。但成本高、安全隱患、部署周期長等，短期可能不會成為數據中心的首選。

光伏、風電則由于發電不穩定，且效率較低，需要較大的占地面積，盡管投資成本相對較低，但難以滿足數據中心需求。

而今年來固體氧化物燃料電池（SOFC）成為了數據中心供電的核心技術之一。SOFC 發電效率可達 55%-60%，搭配熱電聯產系統后綜合能源效率超 85%，遠高于傳統燃氣輪機，能最大化利用燃料，降低數據中心的能源成本；同時可直接使用天然氣、沼氣、生物質氣，也可適配綠氫，無需復雜重整裝置，尤其適合有天然氣管網覆蓋的區域；運行過程中碳排放遠低于燃氣輪機，且無氮氧化物等污染物排放，契合數據中心綠色認證需求；同時 SOFC 使用壽命可達 4-6 萬小時，運維頻率低。

目前SOFC市場核心供應商由Bloom Energy、Ceres Power、Mitsubishi Power、Elcogen主導，其中Bloom Energy與American Electric Power簽署$2.65-2.7億美元協議，部署至1GW燃料電池用于數據中心，并與Oracle直接供應數據中心。

對于上述發電模式，往往還需要搭配鋰電池儲能、飛輪儲能等，用于應對 SOFC、燃氣輪機啟停間隙或負荷突增，保障數據中心零中斷運行，拉動儲能電池、BMS電池管理系統、PCS（儲能變流器）的需求；針對SOFC的特性，還會催生短時高功率儲能模塊的需求，彌補其調峰速度短板。

而針對新能源+ SOFC 的混合發電系統，抽水蓄能、壓縮空氣儲能、氫能儲能等長時儲能技術的需求會上升，解決發電高峰與用電高峰錯配問題。

另外，作為電力設施的核心，變壓器也是需求增長的一個核心方向之一。目前國內有多家企業已大規模出口電網變壓器產品，包括中國西電、特變電工、思源電氣、江蘇華鵬等。

小結：

顯然，AI 數據中心的爆發式擴張與電力基礎設施升級滯后的矛盾，已經逼迫北美數據中心廠商自建發電設施，這一趨勢直接激活了發電設備、儲能配套、變壓器等全鏈條電力設備需求，同時也為國內相關產業鏈帶來了廣闊的市場增量。