随着电力需求激增，太阳能在美国蓬勃发展，其增长速度超过任何其他电力来源，并推翻了能源转型失败的说法。
石油和天然气行业领导人对化石燃料能源转型提出了严厉批评，他们认为，尽管经过了数十年的投资，可再生能源仍只占发电量的一小部分。他们说，当没有阳光或没有风时，可再生能源也面临可靠性问题。
可以肯定的是，根据美国能源部下属统计部门能源信息署 ( Energy Information Administration) 的数据，太阳能仍然只占美国总发电量的一小部分，到 2023 年，太阳能仅占美国电力结构的 3.9%，而天然气的份额为 43%。
而可再生能源在连接老化的电网时面临着巨大挑战，且老化的电网并没有为美国在长期增长缓慢之后面临的新需求做好准备。
但清洁能源行业的领导者认为，该行业正在迎来一个转折点，尤其是亚马逊等大型科技公司和微软寻求清洁能源为数据中心供电，而数据中心是互联网和人工智能应用的支柱。他们表示，随着太阳能电池板和电池价格的下降，可再生能源的经济效益也得到了加强。
“它们更便宜、更清洁，而且坦率地说更容易安装，所以未来将是可再生能源，”电力公司AES 公司首席执行官 Andrés Gluski 表示，已与Alphabet 旗下的谷歌部门和亚马逊等公司签署了大型电力协议。AES 运营可再生能源和天然气发电厂。
亚马逊、微软、Meta Platforms
投资银行瑞银 (UBS) 5 月份的研究报告显示，过去五年，仅谷歌一家就占据了美国大型公用事业级太阳能项目需求的 40%。这些公司都致力于 100% 清洁能源，而他们的可再生能源需求有望攀升——瑞银表示，人工智能所需的电力是普通谷歌搜索的 10 倍。
据美国能源部估计，到 2024 年，太阳能预计将占美国新增发电量的 58% 。今年，太阳能发电量预计将创纪录地增加 36 千兆瓦，几乎是去年增幅的两倍，而电池储能将增加一倍以上，达到 14.3 千兆瓦。
相比之下，预计 2024 年美国天然气发电装机容量仅为 2.5 吉瓦，仅占计划新增发电容量 62.8 吉瓦的 4%，为 25 年来的最低水平。
劳伦斯伯克利国家实验室能源政策研究员约瑟夫·兰德表示：“我们看到清洁能源需求激增。例如，我们已经看到风能和太阳能的经济效益变得非常有竞争力，非常有吸引力，在美国许多地方，它们是发电成本最低的能源形式。”
用电量创历史新高
美国正面临历史性的电力需求浪潮。由于地缘政治紧张局势助长了保护主义，制造业正在《芯片与科学法案》的支持下回归美国，该法案旨在增加国内半导体产量，而半导体是数字经济的基石。
《凯利蓝皮书》显示，尽管到 2023 年底电动汽车的普及速度有所放缓，但去年电动汽车购买者数量仍达到创纪录的 120 万，占美国汽车市场的 7.6%，高于 2022 年的 5.9% 。
大型科技公司正在建设能源密集型数据中心，以支持人工智能革命。房地产服务公司世邦魏理仕 (CBRE)的数据显示，2023 年，美国八大市场正在建设的数据中心耗电量为 3 千兆瓦时，比 2022 年增长 46% 。
根据富国银行 4 月份的分析，随着这些趋势的碰撞，电力需求在停滞十多年之后，到 2030 年可能会激增 20%。高盛 4 月份表示，到 2030 年，数据中心预计将占美国电力消耗的 8%，是目前份额的两倍多。
爆发式的电力需求对拜登政府到2035年将美国电网转换为100%清洁电力的目标提出了挑战。
能源咨询公司伍德麦肯兹（Wood Mackenzie）北美电力和可再生能源首席分析师瑞安斯威齐（Ryan Sweezey）表示：“需求增长和电气化就像是一个‘第 22 条军规’，因为需求越大，脱碳就越困难。”
太阳能与天然气
天然气生产商认为，他们比可再生能源更有能力满足需求，尤其是数据中心的需求。他们认为，天然气价格低廉、储量丰富、可快速部署，最重要的是可靠。天然气行业表示，尽管天然气是一种化石燃料，但它也在能源转型中发挥着作用，取代了污染更严重的燃煤电厂。
美国最大的天然气管道运营商之一金德摩根 (Kinder Morgan) 的执行主席理查德金德 (Richard Kinder) 在 4 月份公司第一季度财报电话会议上对分析师表示：“这些数据中心的主要用途是大型科技公司，我相信他们开始认识到天然气和核能必须发挥的作用。”
金德说：“他们和我们其他人一样，意识到风不会一直在吹，太阳也不会一直在照耀，使用电池储能来弥补能源短缺在实践上和经济上都是不可行的。”
沙特阿美首席执行官阿敏·纳赛尔 (Amin Nasser) 在 3 月份于休斯顿举行的能源会议上宣布，从化石燃料转型失败，他说风能和太阳能供应不到全球能源的 4%。纳赛尔表示，美国三分之二的减排量归功于从煤炭到天然气的转型。
大量积压
Nextracker首席执行官舒格尔Dan Shugar，反驳了天然气将成为数据中心电力需求最大受益者的观点。 Nextracker 是一家领先的美国太阳能公司，其建造的系统可让太阳能电池板跟踪太阳的位置，从而提高太阳能发电厂的效率。
舒格尔指出，美国有大量可再生能源项目寻求接入电网。根据劳伦斯伯克利国家实验室的分析，到 2023 年，将有近 2,500 千兆瓦的太阳能、风能和储能项目申请接入电网，几乎是目前美国发电厂总装机容量的两倍。去年申请并网的太阳能发电量略高于 1,000 千兆瓦，几乎是申请并网的天然气发电量 79 千兆瓦的 14 倍。
随着太阳能发电成本在某些地区与天然气发电成本相当，太阳能需求正在上升。金融咨询公司 Lazard 6 月份的分析显示，大型公用事业项目的太阳能发电成本为每兆瓦时 29 至 92 美元，而燃气联合循环发电厂的成本为 45 至 108 美元。
然而，Lazard 分析发现，配备电池储存功能的太阳能发电成本上升至每兆瓦时 60 至 210 美元，尽管《通胀削减法案》下的税收抵免可以将这些价格降至 38 至 171 美元。
Nextracker 公司的 Shugar在接受采访时表示： “电力来源会有一些天然气，但我们认为，特别是根据美国能源部发布的数据，这些数据中心的主要能源将是可再生能源。”这位首席执行官表示，开发数据中心的科技公司“有着非常严肃的可持续发展目标，不希望他们的电力来自化石能源”。
舒加尔说：“简而言之，我们看到数据中心无论从总需求的角度，还是从环保能源的角度，都成为可再生能源越来越重要的需求驱动因素。”
电网尚未准备好
根据加州大学伯克利分校戈德曼公共政策学院和GridLab发布的一系列报告，如果部署约1,400吉瓦的风能和太阳能发电能力，到2035年美国可实现90％的清洁电力。
虽然目前可再生能源的积压量将超过这一门槛，但让这些项目获得接入电网的授权并建设输电线路仍是一项艰巨的挑战。劳伦斯·伯克利表示，2000 年至 2018 年间，寻求接入电网的项目中只有 20% 真正完工。
发电电网
高盛和劳伦斯伯克利分校高级科学家阿莫尔·帕德克表示，可再生能源的部署率需要至少增加两倍才能在未来十年实现 90% 的清洁电力。
但发电厂首次申请后，建设时间会更长。劳伦斯伯克利分析师兰德表示，对于 2023 年上线的发电厂来说，从首次申请电网接入到建设完成大约需要五年时间。他说，2008 年仅用了两年时间。
Wood Mackenzie 分析师 Sweezey 表示，本世纪末，申请接入电网的项目瓶颈应该会得到缓解。另一方面，建设输电线路则更具挑战性，因为基础设施需要多个州、地方和联邦机构的复杂许可，他说。
“这就像是一个迷宫，一个错综复杂的过程，”斯威齐说。“我们需要开始积极规划，向需求中心提供大规模输电线路。”这位分析师表示，从历史上看，大多数公用事业公司都没有做过这种规划，而是专注于短期可靠性问题。
电池储能必不可少
可再生能源面临的另一个挑战是，当阳光和风力条件未达到峰值时，如何产生足够的电力来满足需求。电池是解决这一问题的关键，它可以在天气高峰期收集电力，并在当天晚些时候最需要电力时调度电力。
目前，市场上大多数锂离子电池通常可储存 4 小时的电量，但具体时间因项目而异。分析师表示，这不足以提供一整天的可靠电力。他们表示，商业规模需要能够储存 8 小时或更长时间的电池。
咨询公司 Rystad Energy 的高级可再生能源和电力分析师 Reid Ramdathsingh 表示，目前不可能实现完全可再生的电网，因为长寿命电池组目前的成本效益不高。
Fluence是美国公用事业规模项目领先的电池储能供应商之一，随着能源需求的上升，其经济效益将变得更为有利。Fluence 由 AES 公司和西门子于 2018 年成立。
Fluence 美洲区总裁 John Zahurancik 表示，电池现在的价格比 21 世纪初便宜了大约 20 倍。Zahurancik 表示，电池面临着成本下降的趋势，每小时的储能成本都低于前一小时。但随着能源需求的增加，每增加一小时的价值应该会上升，最终使续航时间更长的电池更具成本效益，他说。
加州 24 小时能源概况
2024 年 6 月 14 日总吉瓦数
来源：电网状态
例如，根据实时跟踪美国主要电网的Grid Status 的数据，在加利福尼亚州，从早上 7:45 到下午 5:25，太阳能占该州电力供应的 50% 以上，在下午 1 点左右达到峰值，约为 18 千兆瓦，占供应量的 64%。从晚上 7:25 到晚上 9:20 前不久，电池储能是三大能源之一，在晚上 8:25 达到峰值，约为 6 千兆瓦，占供应量的 20%
AES 已签署协议，向一些运营数据中心的科技公司全天候提供可再生能源。
其中一个例子是 AES 于 2021 年与谷歌签署的一项协议，利用风能、太阳能、水力发电和电池储能资源，为其弗吉尼亚数据中心园区提供 90% 的无碳能源。
虽然天然气将充当过渡燃料，但该首席执行官表示，他并没有看到科技公司要求建立新的化石燃料工厂来为数据中心供电。
“他们都想参与能源转型，”格鲁斯基说。“我没看到有人说要建天然气和煤电厂来为我的数据中心供电。”
