摘要：近年来，退役的火容量和堵塞的互连队列给美国最大的有组织电力市场 PJM RTO 带来了系统规划挑战。然而，PJM 的2024 年负荷预测报告显示，RTO 可能不仅仅是供应问题：PJM 预计未来 2.2 年的需求每年增长 15%。与去年预测的 1.3% 的年需求
近年来，退役的火容量和堵塞的互连队列给美国最大的有组织电力市场 PJM RTO 带来了系统规划挑战。然而，PJM 的 2024 年负荷预测报告显示，RTO 可能不仅仅是供应问题：PJM 预计未来 2.2 年的需求每年增长 15%。与去年预测的 1.3% 的年需求增长相比，这一变化对 PJM 超过 180,000 MW 的发电能力提出了可靠性挑战。1
PJM 的年度负载预测报告是 RTO 在其 13 个州范围内对未来需求预期的路线图。今年的报告是在生成式人工智能 （GenAI） 的崛起及其对电力需求的背景下发布的，突出了负载增长预期的显著上调。
PJM 将上调归因于该地区对数据中心的需求不断增长。随着数据中心巨头搬迁到中西部和大西洋中部的成熟地带，当地政治和环境反对派威胁到建设的速度。对于在 PJM RTO 中开展项目的可再生能源和储能开发商来说，了解数据中心增长驱动的供应侧可靠性和环境目标方面的差距，为可再生能源和存储带来了巨大的机会。
PJM 的 2024 年 1 月负荷预测预测，未来 10 年和 15 年，2023 年报告的年平均负荷增长将近一倍。Dominion 传统上为北弗吉尼亚州近 50% 的数据中心负载提供服务，在 15 年负载增长预期中处于领先地位，夏季高峰为 4.7%，冬季高峰为每年 4.3%（相比之下，2023 年的预期分别为 4.4% 和 4.2%）。根据 PJM、Dominion Energy 和能源部的数据，由《通货膨胀削减法案》（IRA） 推动的数据中心发展和工业增长的增加是该地区负载增长的大部分原因。由于强大的互联网网络和税收优惠，该地区吸引了数据中心开发商。人工智能也推动了需求，因为 GenAI 的增加部署需要新的超大规模中心。随着 PJM 面临互连队列拥堵造成的容量短缺，以及 Thermal 面临越来越大的退休经济压力，需求预期不断上升。这种可靠性挑战可能会将容量价格迅速从接近零的价格推高到最高价格，并且由于作为生命线的额外需求，热电退役可能会停滞不前。受数据中心影响的需求增长以及可再生能源渗透率的提高，给 RTO 内提供的其他产品带来了上行压力。鉴于 PJM 相对于供应的可再生能源潜力，REC 的价格也可能上涨。与西部地区相比，PJM 陆上可再生能源的潜力较低，这可能会挑战通过具有成本效益的电价部署 100% 可再生能源的战略。日益不确定的需求和供应也产生了更多的能源价格波动，为灵活或价格敏感的产能创造了经济机会，例如独立存储或混合机组。Ascend Analytics 预计，随着数据中心需求的增加，这些相同的动态将在全国各地上演。2024 年 1 月，PJM 宣布与 2023 年报告相比，其净能源负荷增长预测中的负荷大幅上调，这标志着过去 10 年来增长率首次超过 1.5%。RTO 预计未来 10 年负荷净能源增长平均每年 2.3%（15 年为 2.2%）。PJM 的 10/15 年分区负荷增长数据集显示，自治领和大西洋中东部（E-MAAC：特拉华州、新泽西州、马里兰州和宾夕法尼亚州的部分地区）面临最高的负荷增长。PJM 将这一增长归功于数据中心的持续建设，以及交通和工业的电气化（图 1）。
图 1：PJM 根据 2023 年 2 月的 PJM 能源转型报告对数据中心的负载调整
从 2014 年到 2021 年，北弗吉尼亚州的数据中心复合年增长率为 25%，总库存为 3,972 MW，到 2023 年下半年计划增加 5,856 MW。2, 3，3tudies 预测，到 2027/2028 年，Dominion 将面临约 5,700 MW 的数据中心夏季区域负荷。4这些增长数据超过了邻近地区：附近的 Allegheny Power Systems （APS） 预计在同一时间范围内将增加约 1,500 MW。
税收优惠和免税是各县和科技公司执行数据中心交易的主要吸引点。弗吉尼亚州是第一个免除数据中心零售销售和使用税（DCRSUT 豁免）的州，52023 年 2 月，《华盛顿邮报》报道称，弗吉尼亚州劳登县的 115 个数据中心每年从其 115 个数据中心赚取约 5.76 亿美元的地方税收。6
在州一级，俄亥俄州和弗吉尼亚州的州长对数据中心投资情有独钟——这两个州都在 2023 年率先与 Amazon 签订了合同，在园区投资数十亿美元。7如果获得批准，计划在弗吉尼亚州 2025 年大会上提出的两项数据中心法案可能会要求提高资源透明度，以获得有吸引力的税收优惠，并增加对企业 PPA 的依赖（以及电池存储需求）。8
图 2 绘制了 PJM 中 2024-2039 年预测年负荷增长率最高的六个传输区。深蓝色星星表示新的或规划的数据中心园区的位置，以及港口电气化策略。图 3 深入探讨了站点物流。
PJM 传输区对夏季高峰的 15 年负荷增长预测（2024-2039 年）PJM 对整个 RTO 足迹的负载增长的上调强调现有和新容量上线以满足不断增长的需求，进而对容量价格构成上行压力。早在 2023 年 2 月，PJM 就宣布到 2030 年，40 GW 的现有发电仍面临退役风险。当时，它还预测未来 10 年的需求将每年增长 1.4%。9鉴于新的冷却和更高的功率密度需求，部署 AI 的新超大规模数据中心需要 300-500 MW 的容量。10与各州的清洁能源目标相结合，RTO 新增加的负载增长表明需要灵活的资源来满足数据中心需求。
需求和创新的增加对数据中心性能提出了更高的期望，而中断是衡量服务质量的关键指标。尽管 Uptime Institute 报告称，2020 年至 2022 年期间全球中心经理的中断率有所下降，但它还发现，导致数据中心损失超过 100,000 美元的重大中断比例从 2019 年的 39% 增加到 2022 年的 70%。11由于停电的成本严重性可能会增加，IRA 激励的税收抵免可能会成为电池存储开发商向前发展的牵引点。
数据中心历来对 Dominion 的负载能力造成压力。2022 年 7 月，Dominion 宣布无法确保新数据中心的连接，并建造了额外的变电站和电力线，尽管 CRBE 强调输配电而不是发电造成了不安全。在其 2022 年综合资源计划的 A 计划中，Dominion 估计在接下来的 15 年中至少增加 1,940 MW 的天然气发电量，用于能源风险管理。12到 2023 年 5 月，Dominion 报告了其弗吉尼亚分部的五项不同资源计划，从 5,905 MW（A 计划）到 970 MW（E 计划）不等，可在 15 年内增加天然气发电。13
RTO 周围对清洁能源的需求也继续飙升，为存储与可再生资产相结合创造了激励措施。随着可再生能源采购要求的提高，REC 价格已上涨至高于 RTO 中多种产品不合规的罚价。虽然较高的可再生能源证书价格提高了可再生能源的经济性（例如在 PJM 的东部各州，可再生能源部署目标更雄心勃勃，但陆上可再生资源潜力较低），但将资产与存储配对可以创造更具吸引力的项目经济性。
部署 AI 并进而开发新的超大规模数据中心的需求不会是 PJM 独有的。到 2022 年第三季度末，美国拥有 47,310 个数据中心，是 2001 年设施数量的三倍多。14最近的建设速度也表明需求增加，因为在 2021 年上半年，美国拥有670.3 MW的在建数据中心，到2023年下半年，建设量上升到5,341.05 MW。15达拉斯-沃斯堡、芝加哥、北加利福尼亚和凤凰城都成为 2023 年的数据中心吸引点，到 2023 年下半年，每个数据中心的总库存将超过 5,000,000 平方英尺。16这些地区还必须适应退役的热资源，而 PJM 的当前事件可能预示着政治、中心停电和税收优惠将如何发挥作用。
对于希望使用 PJM 的电力行业开发商和电网运营商，Ascend Analytics 的专家建议在可再生能源渗透率高和负荷增长增加的地区建立灵活的容量，例如太阳能与储能相结合。随着预期能源短缺导致容量和 REC 价格飙升，俄亥俄州 Dominion 和 AEP 的南部足迹为独立或混合项目提供了有希望的机会。如果公用事业公司对热资产的依赖超过预期来满足数据中心需求，那么在看似可持续的电气化战略的幌子下，国家气候目标可能会滞后。这些趋势表明，市场迫切需要干净、灵活的资源，以抵消淘汰的容量，以满足现有和预期的 AI 驱动需求。
来源：陈讲运清洁能源
