人工智能數據中心的電力需求復甦了峯值電廠
峯值電廠在運行時排放的污染比典型電廠更多
這些電廠通常位於低收入和少數族裔社區
作者：萊拉·基爾尼
2023 年 12 月 23 日，芝加哥 -
在芝加哥的工人階級皮爾森社區，一座 60 年代的油燃發電廠矗立在德沃拉克公園後面的工業用地上，温暖的天氣裏，公園裏擠滿了在五彩斑斕的遊樂場上攀爬和滑滑梯的孩子們。
這座由總部位於休斯頓的 NRG Energy 擁有的八單元 Fisk 發電廠原定於明年退役。但隨後人工智能的出現改變了這一切。
由於數據中心的電力需求超過了現有供應，導致美國最大電力市場 PJM Interconnection 的價格飆升，發出電力短缺的警報，使 Fisk 和其他類似電廠突然變得盈利。
NRG 的發電高級副總裁馬特·皮斯特納表示：“我們相信保留它們是有經濟理由的，因此我們撤回了退役通知。”
Fisk 發電廠是美國越來越多的所謂 “峯值” 發電單元之一，隨着數據中心對電力的需求不斷增長，這些發電單元被迫投入使用，以支持大型科技公司在人工智能方面的投資。
峯值電廠旨在僅在電力需求激增的短時間內運行，通過隨時提供電力來防止停電。但這也有代價：這些通常已有數十年曆史的化石燃料設施在運行時排放更多污染物，且發電成本高於持續運行的電廠。
路透社對美國最大電網的備案分析顯示，約 60% 的
計劃退役的油氣和煤電廠在 PJM 推遲或取消了這些計劃。今年，避免關閉的大多數電廠都是峯值電廠。
Fisk 峯值電廠建在一座現已停用的煤電站的舊址上，該煤電站運營了超過一個世紀。在當地居民的強烈反對下，煤電廠在十多年前關閉，但仍有八個運行在石油上的峯值單元繼續在該地點運營。
“當我們得知煤電廠關閉，但該地點仍將繼續發電時，感到非常失望，” 長期以來一直倡導關閉 Fisk 煤電站的傑瑞·米德 - 盧塞羅説，他在皮爾森生活了大部分成年生活。
在煤電廠關閉後，污染大幅下降，但並未消失。根據環境保護局的數據，該地點的二氧化硫排放量每年從約 2 噸到多達 25 噸不等，因為這座八單元的峯值電廠偶爾會啓動以供電網使用。
“考慮到低矮的煙囱和附近的住宅，這並不是一個微不足道的數字，” 伊利諾伊州呼吸健康協會環境健康項目主任布賴恩·烏爾巴謝夫斯基説，該協會專注於幫助呼吸系統疾病患者。
<h3>骯髒的電力</h3>
由於它們是為了速度而非效率而建造的，峯值電廠通常沒有污染控制裝置，如汞洗滌器，這些裝置可以去除電廠排放中的有毒化學物質，以及顆粒物過濾器，學術界和聯邦政府的研究表明。
一些環保倡導者表示，它們的煙囱較低，這意味着污染可能在當地更為集中。
在美國總統唐納德·特朗普的政府下，保持峯值電廠更長時間運行的可能性可能會加大，特朗普政府表示正在探索包括峯值電廠和其他應急系統在內的方式，以快速滿足巨大的新電力需求。
“有很多峯值電廠可以運行得更多，” 美國能源部長克里斯·賴特在 9 月份接受路透社採訪時表示，並補充説，清潔空氣法規使得更多電廠無法更頻繁地運行。“最大的目標是今天電網上的備用容量。”
儘管峯值電廠貢獻了全國電力的約 3%，但根據美國政府問責辦公室的報告，它們的總容量可以生產 19%。
然而，利用這些備用容量可能意味着更多有害排放被排放到那些已經承受環境危害的社區。
根據學術界和聯邦政府的研究，國家大約 1000 座峯值電廠不成比例地位於低收入的少數族裔社區，這意味着延長這些電廠的使用壽命可能會讓脆弱的美國人承受更多的污染。
一項 2022 年對曾經 “紅線” 劃定的美國社區的研究發現，由於這些社區主要是黑人或移民，居民自 2000 年以來更有可能在附近建有峯值電廠，概率高達 53%，而非紅線地區則不然。
“如果你是一個紅線社區，你更有可能在附近建有化石燃料電廠，我們發現這種關係在峯值電廠中更為明顯，” 加州大學洛杉磯分校環境健康科學教授拉拉·庫欣説，她領導了這項研究。
<h3>電力需求對電網的壓力</h3>
美國大多數峯值電廠是在能源消費增長的兩個時期建造的：20 世紀中葉，電器成為家庭常見物品，以及千年之交，經濟增長和計算機普及。之後，隨着耗能設備和基礎設施變得更加高效，美國的電力需求減弱，許多化石燃料發電廠關閉。
與此同時，太陽能和風能發電廠僅在陽光明媚和風力強勁時發電，開始為國家提供更多的能源。
“我們有點在讓舊系統更加努力地運作，這也是我們看到更多發電廠作為峯值電源運行的原因之一，” 美國國會指示的政府問責辦公室主任 Frank Rusco 表示，該辦公室應環境正義團體的要求，研究峯值電廠的使用及其與美國社區的交集。
研究發現，天然氣峯值電廠在每單位電力生產中，平均排放的二氧化硫是非峯值電廠的 1.6 倍。
Fisk 是美國最大的電網 PJM Interconnection 的一部分，該電網覆蓋 13 個州，並擁有全球最大的數據顯示中心集中地。來自人工智能數據中心的需求正威脅到電網的電力儲備，並且已經推高了價格。
為了確保在需求激增時發電廠能夠運行，PJM 支付給電力供應商的價格在今年夏天比去年上漲了超過 800%。這使得擁有峯值電廠變得更加有利可圖。
“今天在全國範圍內，電力需求顯然超過了供應——市場反映了這一點，發電商正在做出反應，” PJM 發言人 Jeff Shields 表示。“在我們繼續引入新的發電能力以跟上數據中心和其他大型負載對電力需求的同時，我們不能失去現有的發電能力。”
根據路透社對電力公司發送給 PJM Interconnection 的信件的分析，約有 23 座位於 PJM 區域的石油、天然氣和煤電廠計劃於 2025 年或稍後退役。
自 1 月以來，美國電力公司、電網運營商和聯邦政府已推遲或取消了其中 13 座電廠的退役，信件顯示。在那些避免關閉的電廠中，有 11 座是峯值電廠。
被推遲的電廠中包括位於費城外的 “Eddystone” 電廠的約 55 年曆史的機組，該電廠由 Constellation Energy 擁有，能源部已下令其繼續運行。與此同時，巴爾的摩附近的 Wagner 峯值電廠在 PJM 的請求下繼續運營，電網運營商正在協調移除發電機所需的傳輸。
許多保留的電廠最初是作為峯值電廠建造的，而其他一些則最初打算全天候運行，但後來降級為僅在緊急情況下運行。
‘最後的防線’
Fisk 的擁有者 NRG Energy 表示，峯值電廠是電網的重要保障，不僅在數據中心中被頻繁調用，還用於製造和交通的電氣化，以及避免因日益嚴重的冬季風暴和夏季熱浪而導致的停電。
在緊急情況下，當外部電源中斷時，Fisk 峯值電廠的存在意味着芝加哥不需要進口電力。
“它們確實是最後的防線，也是系統的緩衝器，” NRG Energy 的 Matt Pistner 表示。“當它們被需要時，沒有其他地方可去。”
雖然 NRG 擁有從核能到風能和太陽能的發電來源，但石油峯值電廠通過確保電力燃料源可以在現場儲存，增加了另一層確定性，Pistner 説。
“在運行期間，該電廠始終在聯邦和州的環境法規範圍內運營——我們為其記錄感到自豪，” NRG 的一位發言人單獨告訴路透社。
能源專家表示，峯值電廠有替代方案。投資更強大的輸電線路可以將電力從電力過剩的地區輸送到電力短缺的地區。
“如果我們這樣做，系統將運行得更高效，您可能會減少對峯值電廠的依賴，” GAO 的 Rusco 表示。
根據清潔能源倡導者的説法，正在進行技術改進的電池可以替代許多峯值電廠。
與此同時，隨着人工智能電力需求的上升，像 Pilsen 這樣的社區，儘管在近期成功抗擊了一些污染源，但可能會發現與峯值電廠的鬥爭變得更加困難。
“這一切都導致電力消費者的成本顯著增加，地方污染顯著增加，並將阻止新的清潔能源發電與電網連接，” 賓夕法尼亞大學 Kleinman 能源政策中心的 John Quigley 表示。
PJM 表示，無論峯值電廠是否延長運行，它將繼續將無碳可再生能源、核能和天然氣發電接入電網。
“我們現在需要每一兆瓦的能源，” Shields 表示。他補充説，停用現有電廠 “無視現實”。
北伊利諾伊州是一個新興的數據中心市場，Pilsen 已經有至少一個數據中心在運營，並且在附近地區計劃多個能源密集型項目，包括今年由 T5 數據中心宣佈的一個 20 棟建築的園區。
Mead-Lucero 擔心 Fisk 峯值電廠將繼續給他家鄉帶來環境危害，該地區還面臨工業卡車交通、金屬回收和一條主要高速公路穿過社區的排放問題。“你把所有這些複合因素加在一起，最終又會出現真正的問題。”

NRG能源

AI 數據中心正在增加電力需求，復活了像芝加哥的 Fisk 電廠這樣的過時峯值電廠。這些電廠排放更多污染物，通常位於低收入社區。AI 數據中心的需求導致許多峯值電廠的退役被推遲，引發了對脆弱社區環境影響的擔憂

洞察-AI 數據中心正在迫使過時的 “尖峯” 發電廠重新投入使用