投身人工智能(AI)竞赛的科技公司需要电力，而且是大量的电力。它们不打算坐等老旧的美国电网跟上步伐。

在西得克萨斯，OpenAI和甲骨文公司(Oracle)耗资5,000亿美元的星际之门(Stargate)项目正在建设一座天然气发电厂。埃隆·马斯克(Elon Musk)麾下xAI正在田纳西州孟菲斯建设的巨型数据中心Colossus 1和Colossus 2都在使用燃气轮机。Equinix在全美的十几家数据中心正在使用燃料电池供电。

随着争夺AI主导权的竞赛以惊人速度推进，“自带电力”(Bring Your Own Power)热潮成为破解接入电网僵局的权宜之计。这正在催生一个能源领域的“狂野西部”，重塑美国的电力格局。

大多数科技巨头都乐于放弃自行采购电力，转而接入电网。但供应链堵塞和审批问题让一切变得复杂，而且美国建设输电基础设施或发电厂的速度跟不上电力需求的突然激增。

据咨询和技术公司ICF称，为了跟上AI以及云计算、加密货币、工业需求和电气化趋势的步伐，美国每年应新增约80吉瓦的发电装机容量。而目前美国每年新增的发电装机容量不到65吉瓦。仅这一差距就足以为两个曼哈顿地区在夏季最炎热时提供电力。

Bloom Energy为那些通常急需现场电力的公司提供燃料电池，该公司创始人兼首席执行官克尔·斯里达尔(KR Sridhar)说，长期以来，数据中心一直想当然地认为电力唾手可得。“你建好数据中心，然后插上电就行了。”

鉴于训练AI模型需要城市规模的用电量，这已不再可能。一个数据中心的耗电量可与1,000家沃尔玛(Walmart)门店相当，一次AI搜索的耗电量可能是一次谷歌(Google)搜索的10倍。

数据中心的增长势头也很迅猛。据Synergy Research Group的数据，截至今年第二季度末，美国拥有约522个超大规模数据中心，占全球总算力的55%左右。预计在2028年底之前，美国还将有约280个这样的数据中心投入运营。

根据美国能源部和劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Lab)的数据，在2020年以前，数据中心消耗的电力还不到美国用电总量的2%，但到2028年，数据中心用电量可能占到美国用电总量的12%。公用事业公司高管们将这种飙升的需求与农村电气化或空调的出现相提并论，不过那些工作大多是在二战后美国工业蓬勃发展的年代完成的。

2023年各州数据中心用电量占比，数据来源：美国电力研究院 Danny Dougherty/THE WALL STREET JOURNAL

美国总统川普(Trump)在今年1月份宣布全国进入能源紧急状态，部分原因是为了防止美国在AI竞赛中落后于中国。他已发布一系列相关的行政命令，其中一项旨在加快数据中心建设和所需电力基础设施项目的审批速度。

美国似乎还有很多方面需要迎头赶上。

据国际能源署(International Energy Agency, 简称IEA)称，今年中国在发电厂、储能和电网方面的投资将是美国的两倍。据智库气候能源金融(Climate Energy Finance)的数据，去年中国新增发电装机容量约429吉瓦，而美国新增约50吉瓦。

目前中国的人口约为美国的四倍，但通过集中规划，避免了从输电线路到发电厂等各项建设中的许多障碍。大多数美国数据中心开发商都将接入电网列为首要关切。

项目开发商和公用事业公司正试图加快步伐。ICF预测，从2027年开始，美国每年将新增近80吉瓦的发电装机容量，达到过去五年平均增速的两倍。

即便如此，在一些地方，由于项目积压严重，加上国家高压电线容量不足，数据中心要到本世纪30年代才能接入电网。

“如果电网没电，而你需要生成算力，你有什么替代方案？”Primary Digital Infrastructure的执行董事总经理兼首席投资官比尔·斯坦(Bill Stein)问道。该公司是一个咨询和数据中心投资平台，也是为西得克萨斯星际之门项目建设提供融资的一家合资企业的组成部分。

他预计美国的电力短缺将持续三到五年左右。

Equinix正同时采用太阳能电池板和燃料电池。图片来源：JUNGHO KIM FOR WSJ

等待“援军”

许多争相寻找电力的数据中心开发商打算在几年内使用现场供电，直到电网基础设施能够跟上。少数公司计划无限期地绕开电网，其他公司则希望折中一下，混合使用电网电力和现场供电。

说到底，大多数数据中心和科技客户都希望接入电网。在全球拥有300个数据中心的Digital Realty的首席执行官安迪·鲍威尔(Andy Power)说，电网由多种不同的发电厂组成，可靠性和多样性是其优势——当一种电力来源出现问题时，其他电力来源可以及时补充。他将现场供电视为权宜之计。

“我们不是做电力生意的，”他说。“我们正在搭建这些桥梁，是为了让‘援军’能够带着数据中心可能需要的输电设施或其他解决方案赶到。”

这可能还需要一段时间。

规划和建设大型发电厂或扩建电网基础设施需要数年时间。这一过程通常就已阻碍重重，最近更是难上加难。各种项目都面临着获得许可的障碍、设备短缺、劳动力紧张和成本上升等问题，而川普对钢铁和铝以及一些铜产品征收的关税加剧了这些问题。

据能源咨询公司伍德麦肯兹(Wood Mackenzie)的数据，就在新冠疫情之初全球供应链陷入混乱之际，变压器订单开始攀升。自那时以来，数据中心对该设备的需求增加了九倍。预计明年将再增加四倍。新工厂和公用事业公司更换老化或受损设备的努力也加剧了订单积压。

输电设施建设也一直进展缓慢。根据Grid Strategies的报告，美国去年新增了888英里的高压输电线路，前年新增了450英里。这低于2015年至2019年期间年均新增900多英里的水平，也低于在那之前五年年均新增1,700多英里的水平。

在公用事业公司努力增加供应和接入渠道的同时，数据中心正在尽其所能地获取资源，而天然气显然是赢家。

用于大型发电厂的巨型涡轮机订单积压，交付周期长达数年。但同样可以使用天然气的较小型涡轮机、往复式发动机或燃料电池目前仍然有货，至少目前是这样。各家公司正抢购这些设备，像搭乐高积木一样将它们添加到数据中心。足够数量的这类设备的总发电量与公用事业规模的发电厂或核反应堆相当。

在孟菲斯，xAI的首个Colossus站点最初依靠小型燃气轮机为数十万个英伟达(Nvidia)图形处理单元(GPU)供电。现在该站点混合使用现场电力和电网电力。目前在建的Colossus 2将使用位于密西西比州界线另一侧的涡轮机，并通过一条输电线路与该站点相连。这些站点所需的电力足以为数十万户家庭供电。

西得克萨斯的星际之门站点也将利用天然气为电网电力提供补充。该园区坐落于美国最大的油气田二叠纪盆地(Permian Basin)的门口，预计其发电装机容量将超过1吉瓦，大致相当于旧金山的用电量。

在加州圣何塞，一个坐落在开市客(Costco)和一条高速公路之间的数据中心里，Equinix利用可将天然气转化为电能的燃料电池和一些太阳能电池板自行发电。该站点距离推动AI热潮的许多科技公司的总部只有很短车程，是Equinix在美国运营的19个至少在一定程度上依赖现场发电的站点之一。更多由燃料电池供电的站点即将建成。

部署现场电力是科技公司为AI提供电力的迫切举措之一，也是为追求速度而设计的解决方案。图片来源：JUNGHO KIM FOR WSJ

Meta Platforms在俄亥俄州的一个数据中心园区项目选择完全放弃电网接入。监管机构今年7月份批准了管道公司Williams建设现场天然气发电设施的计划。Williams表示，作为这项为期10年协议的一部分，该公司将为这个位于哥伦布地区的站点投资约16亿美元，用于电力和管道基础设施建设。

在俄克拉何马州，州长凯文·斯蒂特(Kevin Stitt)正大声疾呼，希望从中分一杯羹。俄克拉何马州将廉价的电力作为卖点，并为有资金自建发电厂的公司按需提供丰富的天然气供应。该州议员今年早些时候通过了一项法案，允许公司自建发电设施。此举出台之际，正值AI数据中心纷纷涌入农村地区，寻找靠近天然气和输电线路的数千英亩土地。

“我不想玩‘请示批准’的游戏了。你能为我发电吗？接入电网需要七年吗？我需要1吉瓦的电力用于AI，“斯蒂特在接受采访时若有所思地说。“这些工厂现在规模很大。所以现在，搞几台涡轮机吧。在俄克拉何马州你可以自己发电。”

少数几家开发商已表示出兴趣，其中包括Citizen Capital和Lightfield Energy，它们已提议在奇克谢建设一个耗资35亿美元的数据中心和工业项目。

Lightfield Energy的创始人比利·索伦森(Billy Sorenson)过去15年一直在开发和建设太阳能项目，但他表示，只有天然气才具备满足AI需求的功率密度。

他说：“所有的解决方案都指向天然气。”他还表示，该站点的设计将包括许多小型涡轮机、电池储能装置和柴油发电机，在天然气供应出现问题时作为后备。

建设匮乏

多年的电力需求增长平平意味着在建的天然气项目数量很少。与此同时，据一些估计，建设一座新天然气发电厂的成本在过去几年里增长了两倍。

根据《华尔街日报》(The Wall Street Journal)对发电商向联邦政府报告的数据进行的分析，开发商计划从今年到2027年底交付的天然气发电项目装机容量不到20吉瓦。

Sector & Sovereign Research的分析师休·韦恩(Hugh Wynne)预测，建设项目的匮乏将限制数据中心的增长。

得克萨斯州的数据中心、加密货币和工业增长非常迅速，该州的电网运营商预计，到本十年末，该州用电高峰需求将增长62%——大致相当于增加整个加州的用电量。得克萨斯州正试图说服电力公司来到这个“孤星州”，建设或升级可靠的发电设施，尤其是天然气发电设施。

到目前为止，一些将增加超过1吉瓦电力的项目已经接受官员们提供的低息且有政府支持的贷款，但其他几个项目今年因成本上升和供应链延迟而退出。

Enverus的分析师科里安娜·马(Corianna Mah)表示，在得克萨斯州和其他地方正在推进的天然气项目，很可能是在几年前就已获得设备并锁定了价格。

让情况更加复杂的是，近期全美大部分投资都集中在可再生能源方面。根据政府数据，约有214吉瓦的大型太阳能、风能和电池项目正在建设或处于不同的规划阶段，大约相当于美国目前这些技术发电总量的三分之二。

然而，分析师预计，风能和太阳能方面的支出将下降，项目取消数量将增加，因为根据川普的税收和支出法，这些项目料将失去关键的联邦税收优惠。川普及其团队认为清洁能源项目无法提供满足AI需求所需的全天候发电能力，并已承诺将加大风能和太阳能项目的审批难度。风能和太阳能开发商表示，每一度可用电力都很重要，而他们有能力迅速提供所需电力。

根据倡导组织E2追踪的数据，今年已有至少价值220亿美元的新建工厂和电力项目被取消或缩减规模，涵盖了从海上风电到电池工厂的各种项目。美国能源部正在削减另外近240亿美元用于早期气候项目的资金。

取而代之的是，本届政府正在扶持化石燃料，具体做法是向油气钻探和煤炭开采开放大片联邦土地、批准新的天然气出口终端、提议取消环保法规以及提供6.25亿美元用于升级燃煤电厂等。

大多数数据中心最终都希望接入美国电网，但它们预计电力供应短缺将至少持续数年。图片来源：JUNGHO KIM FOR WSJ

Leyline Renewable Capital的首席执行官埃里克·伦施(Erik Lensch)表示，他的公司已在春季暂停考虑新项目。Leyline向开发商提供贷款，目前有约18吉瓦的电池储能、太阳能和数据中心项目正在进行中。考虑到漫长的电网互联时间、更高的利率以及可再生能源税收抵免即将到期，该公司正专注于未来几年内可以交付的项目。

“我们今年早些时候作出战略性决定，只将资本集中在我们已有的开发商和项目上，”伦施说。“目前对任何类型早期投资的兴趣确实都不高。”

数据中心以及为它们提供电力支持的公司正准备应对可能持续一段时间的供应紧张。

Equinix一直在美国和欧洲与小型模块化核反应堆的开发商签署协议，这些开发商尚未交付任何项目。

“我们不确定具体要在哪里用到，但我们知道未来几年我们有一个数吉瓦的计划开发项目，“Equinix全球运营执行副总裁拉乌夫·阿卜杜勒(Raouf Abdel)说。“我们希望我们的电力供应尽可能灵活。”

长期以来为采矿和油田作业的偏远地区提供电力的卡特彼勒(Caterpillar)发现，市场对其小型涡轮机和往复式发动机的需求正在上升。

““客户在问，‘嘿，你们能帮我们撑过这两三年，直到我们能接上公用电网吗？’”卡特彼勒能源与运输部门集团总裁贾森·凯泽(Jason Kaiser)说。”这对我们来说是一个新的、不断增长的机会。”

该公司正斥资7.25亿美元提高印第安纳州一家大型发动机工厂的产能，发电业务是公司增长的最大组成部分。这些发动机传统上用于备用或应急电源，而小型涡轮机则用于发电厂、油田的泵和压缩机，以及喷气式飞机、船舶或火车的发动机。

Joule Capital Partners的联合创始人马克·麦克杜格尔(Mark McDougal)计划在犹他州一个大型数据中心项目中使用卡特彼勒有电池储能的设备，该项目位于他家族几十年来拥有的一个商业农场的部分土地上。

麦克杜格尔说，该项目的设计使其以后可以连接到电网，“但我们不依赖于此。”