人工智能数据中心的电力需求复苏了峰值电厂
峰值电厂在运行时排放的污染比典型电厂更多
这些电厂通常位于低收入和少数族裔社区
作者：莱拉·基尔尼
2023 年 12 月 23 日，芝加哥 -
在芝加哥的工人阶级皮尔森社区，一座 60 年代的油燃发电厂矗立在德沃拉克公园后面的工业用地上，温暖的天气里，公园里挤满了在五彩斑斓的游乐场上攀爬和滑滑梯的孩子们。
这座由总部位于休斯顿的 NRG Energy 拥有的八单元 Fisk 发电厂原定于明年退役。但随后人工智能的出现改变了这一切。
由于数据中心的电力需求超过了现有供应，导致美国最大电力市场 PJM Interconnection 的价格飙升，发出电力短缺的警报，使 Fisk 和其他类似电厂突然变得盈利。
NRG 的发电高级副总裁马特·皮斯特纳表示：“我们相信保留它们是有经济理由的，因此我们撤回了退役通知。”
Fisk 发电厂是美国越来越多的所谓 “峰值” 发电单元之一，随着数据中心对电力的需求不断增长，这些发电单元被迫投入使用，以支持大型科技公司在人工智能方面的投资。
峰值电厂旨在仅在电力需求激增的短时间内运行，通过随时提供电力来防止停电。但这也有代价：这些通常已有数十年历史的化石燃料设施在运行时排放更多污染物，且发电成本高于持续运行的电厂。
路透社对美国最大电网的备案分析显示，约 60% 的
计划退役的油气和煤电厂在 PJM 推迟或取消了这些计划。今年，避免关闭的大多数电厂都是峰值电厂。
Fisk 峰值电厂建在一座现已停用的煤电站的旧址上，该煤电站运营了超过一个世纪。在当地居民的强烈反对下，煤电厂在十多年前关闭，但仍有八个运行在石油上的峰值单元继续在该地点运营。
“当我们得知煤电厂关闭，但该地点仍将继续发电时，感到非常失望，” 长期以来一直倡导关闭 Fisk 煤电站的杰瑞·米德 - 卢塞罗说，他在皮尔森生活了大部分成年生活。
在煤电厂关闭后，污染大幅下降，但并未消失。根据环境保护局的数据，该地点的二氧化硫排放量每年从约 2 吨到多达 25 吨不等，因为这座八单元的峰值电厂偶尔会启动以供电网使用。
“考虑到低矮的烟囱和附近的住宅，这并不是一个微不足道的数字，” 伊利诺伊州呼吸健康协会环境健康项目主任布赖恩·乌尔巴谢夫斯基说，该协会专注于帮助呼吸系统疾病患者。
<h3>肮脏的电力</h3>
由于它们是为了速度而非效率而建造的，峰值电厂通常没有污染控制装置，如汞洗涤器，这些装置可以去除电厂排放中的有毒化学物质，以及颗粒物过滤器，学术界和联邦政府的研究表明。
一些环保倡导者表示，它们的烟囱较低，这意味着污染可能在当地更为集中。
在美国总统唐纳德·特朗普的政府下，保持峰值电厂更长时间运行的可能性可能会加大，特朗普政府表示正在探索包括峰值电厂和其他应急系统在内的方式，以快速满足巨大的新电力需求。
“有很多峰值电厂可以运行得更多，” 美国能源部长克里斯·赖特在 9 月份接受路透社采访时表示，并补充说，清洁空气法规使得更多电厂无法更频繁地运行。“最大的目标是今天电网上的备用容量。”
尽管峰值电厂贡献了全国电力的约 3%，但根据美国政府问责办公室的报告，它们的总容量可以生产 19%。
然而，利用这些备用容量可能意味着更多有害排放被排放到那些已经承受环境危害的社区。
根据学术界和联邦政府的研究，国家大约 1000 座峰值电厂不成比例地位于低收入的少数族裔社区，这意味着延长这些电厂的使用寿命可能会让脆弱的美国人承受更多的污染。
一项 2022 年对曾经 “红线” 划定的美国社区的研究发现，由于这些社区主要是黑人或移民，居民自 2000 年以来更有可能在附近建有峰值电厂，概率高达 53%，而非红线地区则不然。
“如果你是一个红线社区，你更有可能在附近建有化石燃料电厂，我们发现这种关系在峰值电厂中更为明显，” 加州大学洛杉矶分校环境健康科学教授拉拉·库欣说，她领导了这项研究。
<h3>电力需求对电网的压力</h3>
美国大多数峰值电厂是在能源消费增长的两个时期建造的：20 世纪中叶，电器成为家庭常见物品，以及千年之交，经济增长和计算机普及。之后，随着耗能设备和基础设施变得更加高效，美国的电力需求减弱，许多化石燃料发电厂关闭。
与此同时，太阳能和风能发电厂仅在阳光明媚和风力强劲时发电，开始为国家提供更多的能源。
“我们有点在让旧系统更加努力地运作，这也是我们看到更多发电厂作为峰值电源运行的原因之一，” 美国国会指示的政府问责办公室主任 Frank Rusco 表示，该办公室应环境正义团体的要求，研究峰值电厂的使用及其与美国社区的交集。
研究发现，天然气峰值电厂在每单位电力生产中，平均排放的二氧化硫是非峰值电厂的 1.6 倍。
Fisk 是美国最大的电网 PJM Interconnection 的一部分，该电网覆盖 13 个州，并拥有全球最大的数据显示中心集中地。来自人工智能数据中心的需求正威胁到电网的电力储备，并且已经推高了价格。
为了确保在需求激增时发电厂能够运行，PJM 支付给电力供应商的价格在今年夏天比去年上涨了超过 800%。这使得拥有峰值电厂变得更加有利可图。
“今天在全国范围内，电力需求显然超过了供应——市场反映了这一点，发电商正在做出反应，” PJM 发言人 Jeff Shields 表示。“在我们继续引入新的发电能力以跟上数据中心和其他大型负载对电力需求的同时，我们不能失去现有的发电能力。”
根据路透社对电力公司发送给 PJM Interconnection 的信件的分析，约有 23 座位于 PJM 区域的石油、天然气和煤电厂计划于 2025 年或稍后退役。
自 1 月以来，美国电力公司、电网运营商和联邦政府已推迟或取消了其中 13 座电厂的退役，信件显示。在那些避免关闭的电厂中，有 11 座是峰值电厂。
被推迟的电厂中包括位于费城外的 “Eddystone” 电厂的约 55 年历史的机组，该电厂由 Constellation Energy 拥有，能源部已下令其继续运行。与此同时，巴尔的摩附近的 Wagner 峰值电厂在 PJM 的请求下继续运营，电网运营商正在协调移除发电机所需的传输。
许多保留的电厂最初是作为峰值电厂建造的，而其他一些则最初打算全天候运行，但后来降级为仅在紧急情况下运行。
‘最后的防线’
Fisk 的拥有者 NRG Energy 表示，峰值电厂是电网的重要保障，不仅在数据中心中被频繁调用，还用于制造和交通的电气化，以及避免因日益严重的冬季风暴和夏季热浪而导致的停电。
在紧急情况下，当外部电源中断时，Fisk 峰值电厂的存在意味着芝加哥不需要进口电力。
“它们确实是最后的防线，也是系统的缓冲器，” NRG Energy 的 Matt Pistner 表示。“当它们被需要时，没有其他地方可去。”
虽然 NRG 拥有从核能到风能和太阳能的发电来源，但石油峰值电厂通过确保电力燃料源可以在现场储存，增加了另一层确定性，Pistner 说。
“在运行期间，该电厂始终在联邦和州的环境法规范围内运营——我们为其记录感到自豪，” NRG 的一位发言人单独告诉路透社。
能源专家表示，峰值电厂有替代方案。投资更强大的输电线路可以将电力从电力过剩的地区输送到电力短缺的地区。
“如果我们这样做，系统将运行得更高效，您可能会减少对峰值电厂的依赖，” GAO 的 Rusco 表示。
根据清洁能源倡导者的说法，正在进行技术改进的电池可以替代许多峰值电厂。
与此同时，随着人工智能电力需求的上升，像 Pilsen 这样的社区，尽管在近期成功抗击了一些污染源，但可能会发现与峰值电厂的斗争变得更加困难。
“这一切都导致电力消费者的成本显著增加，地方污染显著增加，并将阻止新的清洁能源发电与电网连接，” 宾夕法尼亚大学 Kleinman 能源政策中心的 John Quigley 表示。
PJM 表示，无论峰值电厂是否延长运行，它将继续将无碳可再生能源、核能和天然气发电接入电网。
“我们现在需要每一兆瓦的能源，” Shields 表示。他补充说，停用现有电厂 “无视现实”。
北伊利诺伊州是一个新兴的数据中心市场，Pilsen 已经有至少一个数据中心在运营，并且在附近地区计划多个能源密集型项目，包括今年由 T5 数据中心宣布的一个 20 栋建筑的园区。
Mead-Lucero 担心 Fisk 峰值电厂将继续给他家乡带来环境危害，该地区还面临工业卡车交通、金属回收和一条主要高速公路穿过社区的排放问题。“你把所有这些复合因素加在一起，最终又会出现真正的问题。”

NRG能源

AI 数据中心正在增加电力需求，复活了像芝加哥的 Fisk 电厂这样的过时峰值电厂。这些电厂排放更多污染物，通常位于低收入社区。AI 数据中心的需求导致许多峰值电厂的退役被推迟，引发了对脆弱社区环境影响的担忧

洞察-AI 数据中心正在迫使过时的 “尖峰” 发电厂重新投入使用