研究称数据中心仅承担 38% 电网扩容成本
康奈尔大学研究分析了 2020 至 2025 年美国四大电网的能源需求与基建项目，发现数据中心推高了批发电价，却仅承担相关基建成本的 38%（2025 年为 82.5 亿美元账单中的 31.2 亿美元），剩余 62% 主要由居民承担，低收入家庭额外能源支出最高可达收入的 28%。该研究发表于《Nature Energy》，为各州与国会关于数据中心成本分摊的辩论提供了实证依据。
报道正文
作为人工智能的引擎，大型数据中心消耗的电力可与中等城市相当，给电网带来压力，并促使美国能源基础设施进行昂贵的升级。新研究发现，居民，尤其是低收入和农村居民，正不成比例地承担这些成本。
在这项于11月9日发表在《Nature Energy》上的研究中，康奈尔大学的研究人员分析了2020年至2025年美国四大电网的能源需求增长和基础设施项目，发现数据中心推高了批发电价，并且平均仅支付了与其增长相关的基础设施成本的38%——2025年总计82.5亿美元账单中的31.2亿美元。其余51.3亿美元（即62%）主要落在了居民身上，其中最低收入家庭承担的额外能源成本最高可达其收入的28%。
“我们试图回答一个非常简单的问题：随着数据中心的蓬勃发展，谁为这种扩张买单，谁从中受益？”康奈尔大学Duffield工程学院Roxanne E. and Michael J. Zak能源系统工程教授尤峰崎说。“这不仅仅是发电量是否足够的问题，还涉及电网付费规则是否跟得上推动新增需求的主体。”
这项研究首次对数据中心发展如何影响基础设施增长以及成本如何在社区之间分配进行了多区域、长期评估。它正值数据中心建设热潮之际。
研究人员发现，能源基础设施项目中的输电投资从2020年的20亿美元增长到2025年的340亿美元，其中数据中心是推动这一增长的主要因素。随着增长加速，从当地社区到州政府再到国会，关于谁来买单的争论仍在持续；预计到2030年，数据中心将消耗美国8%至17%的电力，其中70%至80%归因于AI。
You还与第一作者、博士后研究员Cheng Feng一起研究了数据中心的经济效益，发现每吉瓦的数据中心容量可在整个经济体中创造15,000个就业岗位，其中平均2,700个岗位与数据中心直接相关（尽管不一定全部在現場）。
“在目前的许多讨论中，人们往往非此即彼，要么完全支持数据中心，要么完全反对，”康奈尔AI可持续发展倡议主任You说。“但其中既有收益也有成本，最终的关键问题是如何平衡这些权衡。”
分担电力基础设施的成本
该团队分析了4,000个现有和拟建数据中心的数据，以及电价记录、公用事业公司的费率申报文件、输电线路规划，还有联邦家庭和就业数据。他们研究的主要电网覆盖了数据中心集群规模最大的地区，包括旧金山湾区南部、达拉斯-沃斯堡周边的北得克萨斯、中西部，以及包括北弗吉尼亚在内的中大西洋地区——迄今为止最大的数据中心集中地就建在那里。
研究人员发现，各州对数据中心的激励措施带来了投资回报，尽管回报并不一致。一些州，如加利福尼亚州，每投入一美元可获得180美元的劳动者收入，而弗吉尼亚州每投入一美元可增加2美元的收入。研究人员确定，现有合格劳动力的存在比激励支出的金额更能预示高回报。
数据中心还推高了批发电价，即公用事业公司在将电力输送到家庭之前向区域电力市场支付的费用。在受影响最严重的枢纽地区，到2025年，数据中心的增长使这些价格提高了近10%甚至更多。在弗吉尼亚州，成本上涨了15%，而在加利福尼亚州南部的湾区，涨幅达到20%。相比之下，研究人员发现，在数据中心建设有限的纽约和新英格兰地区，居民尚未因数据中心扩张而出现明显的价格上涨。
“我认为这意味着我们在纽约正处于一个良好的起点，可以思考下一步的行动，”You说。“经济效益、就业效益、投资、成本的公平分配——这些是我们需要考量的维度和权衡取舍。”
一个关键问题在于新基础设施项目的成本目前是如何分摊的：分配往往基于以往的能源消费模式。
“这有点像先有鸡还是先有蛋的问题，”You说。“因为如果你要建数据中心，就需要扩建电力基础设施。否则，它们就没有电可以运行。但在建设之前，它们并不消耗能源。所以在这种依赖历史消费的模式下，家庭最终承担了大部分基础设施成本。”
许多农村和低收入居民承担了比例更高的账单；承担高能源负担——即能源支出超过收入6%——的农村家庭比例上升幅度比城市居民高出76%。作者引用了一项全国性调查，该调查发现农村居民使用ChatGPT等AI工具的可能性也低于城市居民。
对能源账单的影响还具有广泛的地域波及范围。例如，研究人员表示，新泽西州、宾夕法尼亚州和俄亥俄州的居民也在为与弗吉尼亚州数据中心增长相关的电网升级买单。
“你不必住在数据中心旁边，也会为其电力基础设施买单，”You说。“电网连接着各州的社区，而成本分摊规则则将它们在财务上联系在一起。”
利用数据中的洞察，You 和 Feng 提出了修改成本分摊规则和策略以减轻负担的建议。在所有四个地区，他们发现，如果数据中心在每年该地区峰值需求时段中的 22 个小时内削减用电，就能缓解电网压力，并最大限度地减少扩容需求。科技公司通常在不同州甚至不同国家拥有多个数据中心，它们可以在峰值需求期间将运营转移到另一个地区。
“这是可行的，挑战更多在于实施，”You 说。“需要协调，但更好的协调会带来明显的好处。”
各州也可以根据数据中心新增的需求直接向其收费，或者设立项目，比如明尼苏达州最近的一项法律，将资金导向低收入家庭，以抵消更高的能源支出。税收激励也可以与创造就业和提高工资挂钩，从而更有保障地实现这些效益。
You 和 Feng 提出建议之际，各州正努力解决如何分摊成本的问题；最近有六个州为超大型能源消费者设定了特殊条款，而在 3 月，七家大型科技公司签署了白宫纳税人保护承诺，承诺为必要的电网升级付费。
“这个问题直接关系到许多州和国会的辩论，”You 说。“我们希望提供基于科学的证据和具体数据，使所有利益相关者都能更好地了解全貌并权衡他们的选择。”
这项研究的资金来自 Eric and Wendy Schmidt AI in Science Postdoctoral Fellowship。