人工智能时代需要混合输电策略

人工智能电网呼唤混合输电策略

在人工智能时代，混合式输电网规划符合现实世界系统需求，也是顾及工期安排和地理位置实际情况的最佳工程实践，而非妥协之举。—— Anees Jeddy

本文来自：utilitydive.com

https://www.utilitydive.com/news/the-ai-electric-grid-calls-for-a-mixedfleet-transmission-strategy/819116/

Published May 4, 2026

Anees Jeddy是纽约独立系统运营商（NYISO）的输电系统整体规划工程师。本文仅代表他的个人观点。

电力行业正在进入一个截然不同的规划周期，这与过去几十年来都不相同。电力公司需要考虑为超大规模人工智能数据中心供电，这些数据中心的负荷需求从数百兆瓦到吉瓦不等，而且往往需要在非常短的时间内、供电能力已经捉襟见肘的情况下完成。

与此同时，满足这一需求的大部分新增发电来自可再生能源，且远离负荷中心。这导致电力公司输电规划面临更大的挑战，比过去的网络框架更大、更紧迫、对稳定性要求更高。

人工智能驱动的负荷增长正在暴露“一刀切”式输电规划的局限性。电力公司为密集型都市数据中心集群供电所面临的约束条件与为数百英里外的单个风力发电项目的选址约束条件截然不同。例如，为沿海人工智能负荷供电的海上风电系统，维持薄弱的陆上接入点系统稳定性，成为新的问题。即，超大规模数据中心接入海上风电的沿海电网可能面临的稳定性约束与长距离大容量输电问题完全不同。

在每种场景下，都无法预先确定最佳技术路线——它取决于底层系统的物理特性和约束条件。

高压直流输电技术依然具有显著优势。它在远距离大容量输电、海底输电和异步电网互联方面仍然非常有效。尤其是基于电压源换流器的高压直流输电系统（VSC-HVDC）能够提供精确的潮流控制、黑启动能力以及在弱电网条件下的出色性能。对于诸如通过长距离输电走廊向主要负荷中心输送远程可再生能源等应用，高压直流输电通常仍是首选的骨干网方案。

然而，人工智能驱动的电网并非仅由距离决定。它还受到严格的电能质量要求、极低的故障承受能力、集群式负荷增长、基于逆变器资源的渗透率不断提高以及在更严苛的条件下、更窄的稳定裕度等因素的影响。这些因素凸显了强化交流系统技术的重要性——如，动态电压支持、提高短路强度并在严重事故下保持可靠性——强化交流系统可以与纯粹的输电解决方案并驾齐驱，甚至在某些情况下可以替代这些方案。

输电替代技术适用范围

正因如此，在日常的规划讨论中，替代输电技术需要获得比以往更多的重视。

柔性交流输电系统（FACTS）——特别是静止同步补偿器（STATCOM）和统一潮流控制器（UPFC）——是当下释放现有电网容量最实用的选择之一。

在许多城市、郊区以及本已受限的输电走廊中，最有价值的输电资产并非新建的线路，而是现有线路，但其性能受限于电压、稳定性或应急需求。柔性交流输电系统（FACTS）能够快速提升输电能力，提供快速动态电压支撑，并缓解电力电子化的发电和负荷特性而日益频繁出现的各种不稳定性。对于面临超大规模数据中心增长且交流主干网负荷过重的电力公司而言，采用 FACTS 增强型交流输电方案通常能够在时间、成本控制和运行习惯之间实现最佳平衡。

高温超导（HTS）电缆在现代电力设备中也占据着重要地位——尤其是在人口密集的都市环境中，因为在这些环境中，限制因素是路权而非距离。当需要通过狭窄的地下通道或城市走廊向主要负荷中心或园区输送数百兆瓦或吉瓦的电力时，高温超导电缆能够提供无与伦比的功率密度和卓越的电能质量。虽然它并非万能解决方案，且安装成本仍然居高不下，但对于中短距离、高密度应用而言，高温超导电缆已经跨越了实验阶段。

在人工智能时代，多端直流架构的重要性日益凸显。传统的点对点高压直流输电系统虽然能够满足某些长距离输送需求，但在多个可再生能源并网点、多个负荷节点和数据中心负载集群的需求下，需要更高的电网灵活性和冗余性。网状或多端口直流网络恰好能够提供这种运行灵活性。实现多端直流的关键在于，要在每个落地点配备精密的控制系统、可靠的继电保护以及足够的交流系统强度。

混合输电方案最终可能会成为所有解决方案中最强大的。

电力公司很少会单纯面临“交流电与直流电”的选择。实际上，最佳方案往往是量身定制的组合：例如，采用高压直流输电进行大容量远距离输电，并辅以针对性的交流电网强化措施，以维持系统强度和应急性能；或者将海上高压直流输电线路接入由静止同步补偿器（STATCOM）或储能装置支持的、强健的陆上枢纽；又或者采用嵌入式电力电子解决方案，在不牺牲仍然需要的电网支撑特性的前提下，增强现有交流基础设施的灵活性。在人工智能时代，混合式输电网规划符合现实世界系统需求，也是顾及工期安排和地理位置实际情况的最佳工程实践，而非妥协之举。

真正的瓶颈可能在于稳定性。未来十年，电网面临的主要风险正从潮流拥塞转向动态不稳定以及电网性能下降。

大型人工智能设施对供电质量的要求极高，而高可再生能源占比的电网系统通常比以往惯性更低、故障特性更弱。变流器间的相互作用、低短路比、有限的频率支持以及电压恢复方面的挑战不再是边缘问题，而是正在成为核心规划制约因素。

即使从成本或损耗的角度来看，简单输电方案似乎是最优的，但如果它在并网点削弱了系统，那么这种规划就是失败的。

因此，需要采用不同的输电规划方法。首先要明确制约因素：

挑战是远距离大容量输电、城市高功率密度输电还是加固现有电网？

限制因素是路权、系统强度、电压稳定性、故障承受能力还是施工时间表？

该负荷是否需要超出其电网所能提供的弹性和电能质量水平？

该解决方案不仅在正常运行条件下，而且在极端情况下也能正常工作吗？

当规划从这些问题入手时，合适的技术路径就会更加清晰。高压直流输电仍然是长距离输电的首选方案。柔性交流输电（FACTS）等增强型交流输电技术通常是强化现有电网的最佳选择。高温超导电缆在高密度城市走廊中变得切实可行。多端直流输电方案能够提升分布式能源系统的灵活性。混合交流/直流输电方案则兼顾了输电效率和系统强度。

人工智能时代并不会降低任何一种输电技术的价值——但在未充分了解系统限制的情况下，可能增加选择错误方案的成本。电力公司如果规划得当，将有能力接入更大型的负荷，同时又不影响系统可靠性。∎