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北美数据中心容量增长迅猛,电力供应与接入方式面临新挑战
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北美数据中心(DC)在2025年上半年持续高速增长,运营容量已达25.6GW,在建项目总量创历史新高。海通国际研报指出,集中式训练在AIDC(人工智能数据中心)方面优势明显,未来单体数据中心设计容量有望提升至近1GW,但受限于电力资源,难以突破至5-10GW。电力可得性成为选址首要因素,PJM地区因电力接入周期长,项目正外溢至MISO、ERCOT等区域。新增AIDC项目因并网排队过久,出现“自备主要电源(现场离网运行)”趋势,多采用燃气轮机。备用电源方面,受清洁能源法规影响,柴油发电机受限,燃气轮机比例将提升。储能系统则有助于平滑用电波动,加速入网,并提高供电可靠性。

📈 **北美数据中心容量高速增长与集中化趋势:** 截至2025年上半年,北美数据中心运营容量已达25.6GW,在建项目总量创历史新高。海通国际研报认为,集中式训练在AIDC方面具备显著优势,预计未来主流AIDC将向更高单体算力集约化发展,单一数据中心设计容量有望逐步提升至接近1GW,但受限于区域电力资源,单体规模难以突破至5-10GW。

⚡ **电力可得性成为选址关键,区域布局外溢:** PJM地区作为全球数据中心规模最大的电力ISO区域,因AIDC项目集中建设导致电力接入周期显著延长,部分区域需等待4-7年。受此影响,AIDC项目布局正向MISO、ERCOT等ISO区域外溢,电力资源的充沛性和可接入性成为选址的首要考量。

🔌 **电力接入方式变化与自备电源兴起:** 新增AIDC项目为应对漫长的并网排队,呈现出“自备主要电源(现场离网运行)”的新趋势,主要采用燃气轮机作为能源解决方案,并在等待电网接入期间弥补电力缺口。这种模式提供了灵活性,可在后续阶段选择接入电网,实现电力供应的多元化。

🔋 **备用电源与储能系统的新趋势:** 随着清洁能源法规的收紧,柴油发电机在备用电源中的应用受限,预计未来AIDC项目将逐步提高燃气轮机的采用比例。同时,储能系统通过平滑训练与推理阶段的用电波动,有效降低峰值负载,并在主电源中断时提供支撑,提升供电可靠性,并可能加速入网进程。


据Cushman&Wakefield数据,截至2025H1,北美地区DC继续保持高速增长态势,运营容量已达到25.6GW,在建项目总量创下历史新高,达到12.1GW,其中88.5%的新增容量已被预先承诺。

海通国际最新研报分析了AIDC容量发展的趋势。该机构称,与分布于多个数据中心的去中心化架构相比,集中式训练在检查点管理、任务调度及同步机制方面具备显著优势。即使引入PB级互联光纤,去中心化AIDC的训练复杂度仍明显高于集中式架构。预计未来主流AIDC将继续向更高单体算力集约化方向发展,单一数据中心的设计容量有望逐步提升至接近1GW。然而,受制于区域电力资源可用性及并网能力,AIDC的单体规模难以突破至5–10GW的水平。

电力可得性是选址首选。PJM地区是全球数据中心运行、规划及在建规模最大的电力ISO区域。由于AIDC项目集中建设,电力接入周期显著延长,PJM部分区域新AIDC项目的获取电力时间或超过4-7年。受此影响,AIDC项目布局正向MISO、ERCOT等ISO外溢。

电力接入方式变化。因当前新发电设施并网队列排队过久,新增AIDC项目的用电需求呈现出“自备主要电源(现场离网运行)”的新趋势,用以在等待电网接入期间弥补电力缺口。该模式主要采用燃气轮机作为能源解决方案。此类自备电源具备灵活性,可在后续阶段选择接入电网,转化为并网供电模式。例如,Stargate的Abilen项目在初期阶段利用现场天然气发电,未来计划接入电网,以实现电力供应的扩展与多元化。

备用电源新趋势。当电力需求高峰或主电源中断时,数据中心通常会启用备用电源系统。目前主流方案仍以柴油发电机为主。然而,在美国清洁能源法规的约束下,柴油发电机因空气和噪音控制许可更难获得,其每年允许的启用时长受到严格限制。预计未来AIDC项目在备用电源端将逐步提高燃气轮机的采用比例。例如,xAI的Colossus项目计划在初期阶段配置自备燃气轮机作为主要电源,并在项目接入电网后,将其转为备用电源使用,以实现更高的能源效率与环境合规性。

配储平滑训练与推理用电波动,加速入网。AIDC在训练与推理阶段的运行负载具有显著波动特征,功率需求常出现短时间内的剧烈变化。通过配置储能系统,可在低功耗阶段储能充电,并于高功耗计算阶段释放能量,从而有效平滑功率曲线,降低训练过程中的峰值负载。此外,储能系统还可在主电源突发中断时提供短时支撑,为备用电源的启动预留必要的过渡时间,提升整体供电可靠性与系统韧性。另一方面,2025年10月23日,美国能源部(DOE)致函联邦能源监管委员会(FERC),指示其启动一项新的规则制定程序以“快速加快大型负荷的并网”,可加速位于同一地点的负荷和发电并网申请,利用储能平滑用电对电网的波动性影响或将缩短并网申请研究时间。

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