“权力夫妇”如何帮助美国赢得全球AI竞赛-RMI
作者：Ryan Mills
RMI分析表明，在现有的网格连接站点附近的风，太阳能和电池旁建造数据中心可以快速通行的电力，而无需强迫家庭和企业付出账单。
介绍
比赛正在为人工智能革命提供力量。对国家安全和美国经济竞争力的战略重要性是制作头条新闻，但与此同时，希望建立非常大的数据中心的公司正在努力寻找足够的电力。不足和过时的市场和监管流程已导致等待近五年的等待时间，以获得新一代和交货时间八年或更长时间的电网访问，以建立新的传输基础设施。
努力将数据中心迅速带到网上的大型科技公司试图与现有的发电厂一起将这些大量负载与这些大量负载相同，但是拟议的许多共同位置都试图从这些工厂中选择输出。批评家提出了担心这些交易会加剧客户成本和网格可靠性。[1]
RMI分析发现，我们称之为“权力夫妇”的新共同定位策略可以帮助开拓人工智能公司迅速向数据中心提供清洁的电力，而不会冒险可靠性。另外，方法可以提升普通客户的电力负担能力，同时减少总体电网排放。
一对电力夫妇是将大型电力消费者与新建的太阳能，风和电池资源配对，以满足现场负载，所有这些都位于现有发电机附近，并具有批准的互连。
这种安排将触发将新一代资源连接到网格的快速批准过程，严格的物理保障将确保新的负载不能影响网格可靠性。最重要的是，成本是由客户创造需求的客户承担的，他们还可以利用清洁能源技术的模块化来减少风险的暴露。
电力夫妇可能会迅速达到50吉瓦的新AI负载
RMI的分析发现，现有气体发电机的电力夫妇可以迅速满足50吉瓦（GW）的新数据中心或其他集中载荷，平均每兆瓦时（MWH）平均不到$ 200以不到$ 100/兆瓦的价格满足30吉瓦。此外，他们可以在减少全系统排放，提高负担能力并保持网格可靠性的同时做到这一点。
负载增长挑战
仅仅几年前，负载增长并不是美国电力部门的关注。从2014年到2023年，即使美国人口增长了5％，而皇家GDP增长了24％，零售电力的零售总数增长了不到3％。[2]从2004年到2013年，这个故事几乎是相同的：电力销售额增长了5％，但人口增长8％，实际GDP提高了15％。
未来十年的预测看起来很大不同。在全国范围内，公用事业在接下来的五年中以电力需求飙升15.8％。[3]早在2023年，五年预期增长只有4.7％。[4]
对于某些公用事业，预期负载增长的增加甚至更加巨大。就在去年，Dominion Energy Virginia预计到2035年的需求将增长22％。但是现在，它预计需求将增长58％。佐治亚州的电力预计在去年2035年之前没有载荷增长，现在预计负载增长了48％。杜克大学的预测增长从7％增长到33％。数据中心在这个故事中起着出色的作用，麦肯锡公司（McKiney＆Company）预测，数据中心的功耗将在2030年达到606 Terawatt小时（TWH），比2023年增四倍。[5]
公用事业和顾问的负载预测必须谨慎对待，因为在许多情况下，经验证明它已经超出了标准。可以在任何单个站点上建立动力夫妇解决方案的灵活和前瞻性，并随着时间的推移扩大规模，以满足不断增长的数据中心和工业需求，而无需将成本转移到其他客户类别上 - 如果新负载有新的负载，则是一个特别重要的保障没有按预测的泛滥。[6]如果没有新的负载，在现有发电机上部署的风，太阳能和存储仍将定位以降低电网成本和排放。[7]
电力夫妇如何工作
一对夫妇的基本结构显示在图1中。新的清洁能源（例如风，太阳能和电池存储）建在现有发电机的位置附近，将共同置换负载不需要的电源发送到使用其互连点网格。
该组合的大小是满足新大载客户的所有时间的需求，而至少至少满足了现有工厂对电网的历史责任。大载客户支付的物理保护阻止后者使用网格以实现容量，能源或交付基础设施。
结果，共同定位的负载避免在网格上施加任何额外的负担。使用这种方法，成本将精确分配给共同居住的各方，保护其他纳税人免于支付网格升级费用，如果AI Power需求不完全实现（如果这样做，则可能不需要较高的位置边际定价或可靠性）从压力过高的网格中绘制的负载会随之而来的障碍）。
RMI型号确定了50吉瓦的负载，可以低于$ 200/兆瓦的价格（大多数都更便宜，超过30 gw $ 100 gw $ 100/mwh），使用至少60％的免碳资源（同样，大多数，大部分，大多数它更加干净，平均建造了现有气体发生器附近的88％清洁。方法论细节在附录中。
下面的图表2描绘了机会曲线，碳概况（无碳百分比）和兆瓦的大小也反映了。
尽管全国电力夫妇的潜力是在全国范围内分发的，但最大的机会是在PJM（大部分大西洋大部分地区的区域输电组织）内，Ercot（德克萨斯州大部分地区的有组织市场）和东南部。这些地区还经历了数据中心和新制造业的重大预测负载增长。
图3显示了在美国地图上的电力夫妇的潜力，图4显示了有组织的美国电力市场以及垂直整合的区域的汇总总数。
图表4：在气体发生器站点的区域潜力
成功和公平共处的原则
在反思我们对现有气体发生器站点的共同定位潜力的分析时，RMI已为其他共同定位解决方案开发了一套指导原则，包括用新的或计划中的气体，太阳能，风，风，存储和/或地热。观察这些原则可以帮助许多条纹的共同分配减少排放并满足负载增长，同时保持负担能力和可靠性：
- 公正和合理：其余的网格及其客户应避免与服务新的大型共同定位负载相关的任何额外费用和风险。
- 可靠的：项目不得危害，最好是提高负载寿命的本地网格可靠性。要求严格的物理保护措施，以防止共同确定的负载在与生成旅行相关的情况下为网格负担。如果允许共同确定的负载利用网格供应能量，则任何此类利用都应取决于满足网格要求，并换取适当的补偿以获取和利用这些资源。
- 迅速的：快速，高效的互连是支持国家安全和全球竞争力的宝贵资源。
- 干净的：共同定位应支持公司和政策驱动的排放目标的实现。为此，应设计新资源以减少预期绝对系统范围未来的排放（温室气体和其他污染物）相对于反事实，而没有新的负载或新资源。这将确保共同座位不仅为新的共同确定的负载提供动力，而且实际上为当地电网提供了更广泛的排放好处。
使用现有生成器的网格连接将新一代共同定位允许在包括太阳能，风和存储在内的资源，可以在FERC在FERC中建立的剩余互连规定下的典型等待时间的一小部分中进行互连。2018英寸订单845[8]
但是，在整个市场之间没有一致的流程或规则可以加快负载的互连，只是因为它带来了足够的发电，而不需要网格服务。此外，在全国范围内拥有或收缩大量发电的能力在全国各不相同。在最热情的场地，埃尔科特（Ercot），电力夫妇解决方案应面临电力市场规则或州法律的障碍。
垂直整合的公用事业以及农村电力合作社和市政公用事业公司在战略性地与政治上与该方法保持一致的情况下，实施权力夫妇也面临更少的监管障碍。但是，在许多其他司法管辖区中，该解决方案可能仅仅是因为新建造的清洁产生和共同批准的负载之间的电线将违反法律，如果公共道路遍历了公共道路。毫无疑问，许多州的电网运营商和官员都需要订婚以解除该方法的全部潜力。
但是，好处使一致的行动值得。在一对电力夫妇中，新的无碳一代避免了传输升级成本，并且可以选择将多余的能源出售回电网，从而抵消了其成本。就其部分而言，公用事业/电网运营商可以更快，成本效率地获得对新一代能力的访问，从而有助于满足需求的迅速增长。
在图表5中，我们提供了一个在30年的运营期内潜在共同地点的项目能力和生成的示例。
从可靠性的角度来看，气体发生器的网格贡献在身体和合同上是没有变化的。如果在其网格服务角色中不需要时，该发电机可以为共同确定的负载提供备份。但是，RMI分析表明，现场净排放可能会下降，因为这些情况很少见。
下面的图表6是一个矩阵，总结了现有化石资产的不同运营方式和在不同网格条件下的新资源的义务和好处。
抓住时刻
电力对经济竞争力至关重要。美国一直在越来越放松，过时的监管，选址和市场实践严重阻碍了及时的新电力基础设施的部署。
所需的投资和传统成本分配方法的规模引起了人们对所有客户的电网负担能力和可靠性的担忧，同时还促使有关美国安全和全球竞争力的重要讨论。
Power夫妇的概念表明，有足够的途径可以实现这一曾经一度的一代机会，可以支持经济，国家安全和无碳的能源目标，而无需为日常客户破坏银行。
附录
RMI共同座位建模的参数
对于美国大陆，我们评估机会：
- 该站点是具有互连的一个或多个现有合并周期或简单循环燃气轮机发电机的所在地，总容量大于150 mW，并且在2000年或更晚的时间开始运行；
- 新负载是平坦的，不到现有发电机总容量的75％；
- 根据NREL的参考选址制度，可以将新的太阳能发电放置在天然气厂10公里的内部和合适的土地上；
- 对于15年的天气数据进行测试时，可以在所有小时内承担负载；
- 气体发生器的运行不高于其历史能力因素。和
- 在任何一年的系统压力的前25个小时内，共置的负载不依赖气体发生器。
在设定成本效益阈值时，我们假设负载不会产生任何传输费用，因为它不会从网格中获得服务。
尾注
[1]随着2024年结束，联邦能源监管委员会（FERC）裁定针对拟议的大量载荷共安排，该安排受到质疑，理由是它会使其他客户的网格可靠性和可负担性。该决定可用：https://elibrary.ferc.gov/elibrary/filelist?accession_number=20241101-3061&optimized = false。[2]美国能源，能源信息管理部，
https://www.eia.gov/electricity/data/browser/#/topic/5?agg=0,1&geo = g&freq = a＆start = 2004＆end = 2023＆ctype = linechArt＆ctype = linechart<ype=pin = pin＆rtypepe = =;Statista，https://www.statista.com/statistics/183457/united-states-resident-population/;以及美国商务部，劳工统计局，实际国内生产总值（GDP）1（数百万链链2017美元）。
[3] John D. Williams，Zach Zimmermann和Rob Gramlich，战略行业激增：推动美国电力需求，网格策略，2024年12月，https://gridstrategiesllc.com/wp-content/uploads/national-load-growth-report-2024.pdf。该数据集基于FERC表格714提交，但非营利组织进行了大量数据清理催化剂合作。
[4] John D. Williams和Zach Zimmermann，平坦电力需求的时代已经结束，网格策略，2023年12月，https://gridstrategiesllc.com/wp-content/uploads/2023/12/national-load-growth-report-2023.pdf。[5]
全球能源观点2023，麦肯锡公司，2023年10月18日。[6] Mark Dyson和Lauren Shwisberg，现实检查：电力负荷增长不必破坏气候目标。
我们有我们需要通过清洁能源的下一阶段在经济增长的下一阶段为美国提供动力的一切，RMI，2024年9月16日，https://rmi.org/Reality-Check-electricity-load-load-does-not-have-have-have-to-by-dundermine-climate-goals/。[7] Alex Engel和Katie Siegner，《清洁还原：近期，IRA驱动的能源过渡加速器》，RMI，RMI，2024年1月16日，
https://rmi.org/clean-repowering-a-near-term-term-ra-power--energy-transition-accelerant/。[8] FERC订单845，
https://www.ferc.gov/sites/default/files/2020-06/order-845.pdf。.
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