数据中心“吞噬”电力，美国狂砸750大修电网，但不用特高压？

电子发烧友网报道（文/黄山明）电力作为当今社会运转的“血液”，已经渗透到生活的方方面面。如果供给不足，可能就会导致“休克”。而美国正在面临这一困境，AI的繁盛更在加剧这个现状。国际能源署统计，2024年美国数据中心用电量，占了全球总份额的45%，是中国的近两倍。

为了应对电力吃紧，美国准备重新启动大基建。据TheInformation报道，过去数月内，美国三大区域电网运营商相继获批了总计750亿美元的输电扩容项目，期望将美国的电力高速公路拓展到10000英里，相当于现有里程的四倍。

美国开启全国性电网“大基建”

彭博社预计，到2035年，美国数据中心的用电量占比将从2024年的3.5%飙升至8.6%。而单个GW级数据中心的用电需求，相当于100万户家庭的用电量。

但美国现有的超高压线路（765kv）仅约2000英里，严重不足。此外传统的345kv线路已经无法满足在负荷密集区域接入数吉瓦级数据中心的需求。

并且美国现有电网平均服役年限超过30年，设备老化严重，输电损耗高，有些甚至达到了10%。更重要的是，美国的能源分布不均，一些可再生能源，例如风能、太阳能等，基本都集中在中西部和得克萨斯州，而AI数据中心集群多分布在东部和西部沿海，现有的输电通道不足以将西部的清洁电力高效输送到东部的负荷中心。

因此各大区域传输组织（RTO）正在加速批准超高压线路项目，例如德州电网的ERCOT（电力可靠性委员会）已批准数十亿美元的765kV超高压输电扩容计划，包括东部和西部的电力骨干升级。

这项计划包含一个约94亿美元的1100英里线路方案，从东德州穿越休斯敦地区。更早期时还有一项330亿美元的全州扩容计划，不过这项技术是包括765kV和345kV混合。

中大西洋地区的电网运营商PJM2月批准了一项耗资118亿美元的高压线路建设计划，将穿越宾夕法尼亚、西弗吉尼亚、弗吉尼亚和马里兰州，其中大量采用765kV规格线路。

而中西部地区的SPP（西南电力库）和MISO（中大陆独立系统运营商）各自推进的扩建项目总额同样超过300亿美元，线路将从俄克拉荷马州延伸至新墨西哥州，从南达科他州通达五大湖地区。

有意思的是，目前投入的750亿美元可能只是“首付”，据FERC（联邦能源管理委员会）估计需投资3300亿美元才能使电网承载能力提升60%。Grid Strategies的数据显示，到2050年，更是需要投资2.2万亿美元才能勉强满足需求。

而从美国的建设周期来看，765kV输电线路审批到建成通常需要5-10年甚至更长周期，但AI数据中心、大规模电气化、可再生能源发电接入等因素导致对电网输电能力的需求增长非常迅猛，其中AI算力迭代仅需12-24个月。

如果遇到跨州输电项目，更会面临复杂的联邦和州级监管，历史上常常有拖延数年的案例。并且变压器、高压电缆等关键设备交货期已延长至2-3年，西门子能源的燃气轮机订单甚至排至2030年。

美国为何选择“超高压”而不是“特高压”

值得一提的是，美国的超高压是765kV输电线路，而特高压一般指交流≥800kV或直流≥1000kV。相比美国如今普遍存在的超高压，以及传统的高压线路，反观中国已经铺就全球最大的特高压网络。数据显示，2024年中国电网投资接近6000亿人民币（约为830亿美元）。

那么美国为何不选择特高压，而是依然选择使用超高压呢，一方面在于美国目前主要采用的交流系统，最高电压等级就是765kV，由美国电力公司AEP于1969年引入，运行多年，已经相当成熟。

如果直接更换为特高压，就需要全新设计绝缘、开关设备和塔架，面临更严重的电晕放电、电磁干扰和瞬态过电压问题。这些挑战虽然可以通过捆绑导体或先进材料来缓解，但在美国尚未大规模验证。

但美国并非没有特高压技术，在上世纪80年代，美国就尝试做过1100kV以上的试验线，但后来放弃了。原因在于发现市场需求没有那么大，以及市场化的结构也不支持。

此外，美国也在发展HVDC，不过仅有约2370英里，仅占其高电压线路的1%，好处是基本不需要从陆地通过，基本都是走海底电缆，并且在长距离传输中损失更低，塔架更紧凑，还不受频率同步限制。

但是HVDC需要昂贵的转换站，设备维护复杂，还与现有的AC电网整合难度大。因此美国电网历史主要是以AC为主。

从投资角度来看，特高压设备如变压器、断路器等成本远高于765kV，需要更大空间和维护。虽然长期运行效率高，但美国公用事业公司更偏向短期内见效的方案。

例如基于现有网络扩展765kV，成本更低、回报更快。而特高压建成一旦需求不如预期，就可能导致资产闲置的风险。此外，765 kV线路占地少，传输效率高，能减少线路数量和环境影响。UHV虽更高效，但在美国密集人口区，额外土地获取和更高的塔架都会推高成本。

中国的特高压适合从西部向东部城市传输电力，动辄数千公里。而美国能源分布更均匀，例如天然气遍布全国、负荷中心附近就有电源，加上本地化发电能力强，美国更多是区域内进行升级，而不是跨州调度，因此765kV已经是美国成本收益比的最优解。

当然，随着未来AI用电规模的持续扩大，并且集中在少数地区的话，那么美国有可能会直接采用HVDC骨干网，但大概率并不会建设全国性的特高压网络。

有多份研究报告指出，美国更倾向于用VSC-HVDC构建跨区“叠加层”，而不是再铺一层1000kV的交流网。

小结

目前来看，美国正在斥巨资大修电网，来应对AI算力爆发和能源转型，但投资和建设是一个长期过程，不可能在1-2年内彻底解除瓶颈。短期的电力紧缺仍可能依赖于局部需求管理、备用发电设施、临时发电等措施。选择升级765kV线路也是美国当前的最优解，未来若需求持续提升，有可能将转向VSC-HVDC。