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去年,我们率先指出,现场燃气发电(Onsite Gas Generation)是人工智能实验室和超大规模云服务商解决电力约束的主要方式。我们的积极观点远未形成共识:表后主电源方案曾被冠以各种称呼,例如“科学实验”“黑暗千兆瓦”,乃至“人类迄今尝试过的最愚蠢的事情”。
但从那以后,这条供应链出现了大幅加速。我们的能源模型目前仅针对表后人工智能计算,就追踪到供应链中 75GW 的确定性、具有约束力的订单,其中仅 2026 年第二季度下单的就约有 20GW。最初被视为 Elon Musk 的实验,如今已成为每一家人工智能实验室和超大规模云服务商的主流方案。需要明确的是,这些数据不包含许多其他分析师计入统计的数百 GW 推测性、缺乏依据的公告;我们只关注专门服务于表后人工智能计算、已由 OEM(原始设备制造商)收到且按项目追踪的约束性订单。
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从确定设备订单到项目交付,仍有漫长而艰难的路要走。执行风险很大,这正是本报告关注的重点。但这个行业的经验其实比你想象的更多:到今年年底,美国约有 3GW 正在运行的数据中心 IT 容量将由表后电力供给,而且这一数字将连续多年实现三位数增长。正如我们在《停止再说美国 2026 年数据中心容量有一半被取消》一文中深入解释的那样,我们的能源模型和数据中心模型已经计入所有潜在延误。
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领先人工智能实验室和超大规模云服务商开发的一些战略性最强的项目,正依赖表后电力,并支撑着未来数千亿美元的收入。采用范围从未如此广泛。下面是几个例子:
- 2026 年截至目前,Microsoft 已签署超过 5GW 的表后铭牌容量,其中 2.7GW 来自与 Joulent 和 Chevron 的合作,另有超过 2GW 来自与 Crusoe 等公司签署的交钥匙数据中心租赁协议。这 5GW 包含多种不同类型的电力设备;完整拆分可供能源模型订阅者查阅。
- 历来最不愿采用现场燃气的 Google,正在 Armstrong County 的一座旗舰园区部署 930MW 的离网衍生燃气轮机。此外,这家搜索巨头还将在 Wyoming 部署 900MW 的 Bloom Energy 燃料电池,正如我们在 2026 年 2 月指出的,这对 Bloom Energy 是一大利好。这些设备将与超过 1GW 的 Mitsubishi J 级燃气轮机配套运行。
- Anthropic 和 Meta 都已与 Enchanted Rock 签署 300 至 500MW 的协议。Enchanted Rock 供应以 21.9 升 V12 燃气发动机为核心的 0.5MW 发电机组。
- 另外,在 Google 支持下,Anthropic 位于 Texas 的旗舰园区也将部署超过 1.5GW 的离网发电;Anthropic 各数据中心设施的完整拆分可供数据中心模型订阅者查阅。
- OpenAI 即将开始运营其位于 Texas 州 Shackelford County 的旗舰离网园区,IT 容量为 1.4GW,使用超过 500 台 4.25MW 的 Jenbacher J624 发动机。下图展示了园区的一部分。加上其位于 New Mexico 的 1.3GW IT 园区,这意味着 OpenAI 与 Oracle 签署的、依赖表后电力的合同支出超过 1500 亿美元。
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为什么会这样?为什么许多能源专家都判断错了?答案在于理解人工智能经济学。我们已经在许多其他文章和代币经济学模型(Tokenomics Model)中对此进行了长篇讨论。简要回顾一下:终端用户对兆瓦的价值正在飙升。一座为孤岛运行的 1GW IT 数据中心供电的电厂,通常造价约为 50 亿美元。在当前环境下,推理 API 每年每 GW 可产生 1000 亿美元收入,毛利率超过 90%。为了更快部署,支付两倍价格或接受低 30% 的效率,已经变得不需要思考。换句话说,Anthropic 及其同行只需 20 天的推理收入,就能收回一座电厂的价值。
正如我们六个月前讨论的,人工智能基础设施栈中的大部分价值正在转移到前沿模型开发商手中。而电网根本跟不上需求。建设新的发电设施很容易就需要五年以上;在需求侧,将数据中心接入电网也要花数年时间。更多内容请阅读我们的《美国电网约束》一文。
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这种市场背景对表后电力克服上述约束极其有利。但这些数据中心现场电力方案,正日益与接入电网的同类方案分道扬镳。正如我们一年前预测的那样,胜出者不只有 GEV 和 Siemens Energy 等传统厂商。最大受益者是数十家往复式发动机供应商,它们提供各种形态的产品,单台功率从 0.5MW 到 20MW 不等,并且正在大规模采用。
一年前,我们统计出 12 家已拿到数百 MW 级数据中心离网订单的独立制造商;如今这个数字已增至 22 家,而且还会继续增长。我们的能源模型按季度追踪 30 多家 OEM 的制造能力、订单、交付和可用性。
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这股趋势的光明面是创新,阴暗面则是行业即将面临的执行挑战。许多事情从未以这样的规模或速度完成,裂缝已经开始出现:许可延误迫使 Oracle Project Jupiter、Nebius New Jersey 等知名项目紧急转向污染更低的替代方案(Bloom 燃料电池);管道延误也影响了 Oracle 1.3GW IT 容量的 Project Jupiter,早在新闻报道出现之前,我们的能源模型就已在 2026 年 5 月指出这一点。有关可靠性问题的市场传闻越来越频繁,劳动力短缺正在加剧,设计和正常运行时间方面的考量让一些 FID(最终投资决策)变得困难且进度放慢。由于与失败项目绑定的确定性订单,涡轮机二级市场也开始出现。
在今天的报告中,我们将深入“数据中心微电网”的世界,审视表后建设的挑战与疑虑,并了解它究竟是如何推进的。
什么才算“表后”(BTM)?
我们会详细说明数据中心如何与电网发生关系,包括主电源和备用电源之间的各种形态,以及什么情况下所谓的微电网其实是“冒牌微电网”。应该如何定义表后?
项目如何成功或失败
我们列出了表后项目的六个关键阶段和挑战:合同与可融资性、许可、燃料供应、设备采购、劳动力,以及脱离电网运行的物理学。我们将从融资墙开始:开发商越来越常遇到“先有鸡还是先有蛋”的局面,同时一种新的“表后公用事业”正在兴起。
接下来会怎样
“接入电网,还是不接入电网”:当电网电力最终到达后,这些电厂会怎样?它们可能向电网输电、继续作为主电源、转为备用电源,或迁往别处。与此同时,为满足当前需求而大幅扩张的订单簿和制造能力又会怎样?我们也将给出对表后电力在 Texas 影响的看法。
过去几个月,我们为能源模型客户发布了大量研究,说明设备格局中的赢家和输家(涡轮机、往复式发动机、燃料电池)、AGX 等承包商、MV UPS 系统等 BoP(Balance of Plant,厂务配套)设备,以及新的 LVRT(低电压穿越)法规可能如何对某些大型工业公司产生负面影响。本报告的付费墙后部分收录了其中一些内容,供 Substack 订阅者阅读。
会议:9 月,SemiAnalysis 能源模型团队成员将参加 14 至 17 日在 Bangkok 举办的 Gastech;21 至 23 日在 Dallas 举办的 Data Center World Power;以及 28 至 30 日分别在 Las Vegas 举办的 Yotta 和在 Austin 举办的 Gulf Coast Power Association。欢迎发送邮件至 energy@semianalysis.com,交流电力问题!
感谢 Celsius Industries 的 Michele Tarawneh 为本报告提供宝贵意见!
“BTM”究竟是什么?
电表是一种计量电力的设备,安装在项目电线与电网电线交汇的位置。这个点位于电网一侧的所有设施,包括变电站、输电塔和电厂,都属于“表前”;位于项目一侧的所有设施,包括开关设备、电池和现场发电机,都属于“表后”。
还有一些具体术语,但实践中常被混用:“表后”“离网”“孤岛运行”“共址”和“微电网”。这种混用令人沮丧,也经常导致定义上的争论。不过,可以从连接配置的角度来理解:
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- 电网供电:由电网为数据中心供电;现场发电仅作为备用。电厂向公共网络供电,再由公共网络向数据中心供电。
- 与电网并行:本地发电和电网输入都可以为数据中心供电。是否向外输电取决于相关权利和连接条件。本地发电、数据中心和获准的电网输入容量之间的相对规模可能差异很大。ERCOT 的 WLPUN(Withdrawal-Limited Private Use Network,受提取限制的专用网络)框架明确允许本地发电降低大型负荷所需的输电容量。
下面考虑三种为 1,000MW 数据中心供电的示例配置:
- 电网主导:250MW 本地发电,1,000MW 输入上限。本地发电抵消部分电网用电;当本地电厂在数据中心满负荷时发出 250MW,仍需输入 750MW。
- 电厂主导、满规模输入连接:1,200MW 本地发电,1,000MW 输入上限。电厂可以覆盖正常需求,而输入上限足以容纳数据中心的全部负荷。
- 电厂主导、受限输入连接:1,200MW 本地发电,250MW 输入上限。在满负荷时,至少 750MW 必须来自本地资源。如果本地发电全部丧失,就需要替代供电,或至少减少 750MW 负荷。
- 仅外送:本地发电为数据中心供电;电网连接允许外送电力,但不允许以电网输入来服务负荷。
- 离网:本地发电为数据中心供电,且没有运行中的电网连接。
净计量
在此语境下,净计量是指在面向电网的相关计量或结算边界,将数据中心的用电量与关联发电量相抵。ERCOT 将其描述为减少客户从电网计量取得的用电量;它不一定是零售屋顶太阳能那种在整个计费周期内用外送电量抵扣用电量的安排。
Freestone 就是一个例子:ERCOT 报告称,PUCT(Public Utility Commission of Texas,德州公用事业委员会)于 2026 年 5 月批准了一项安排,将 Freestone County 一座 1,099MW 燃气电厂与一座 760MW 数据中心配对。
为什么“仅外送”不等于“离网”
数据中心不需要单独的电网馈线,才能保持电气连接。如果它的供电回路接入电厂并网的交流系统,那么它就通过电厂接入了电网;即便该站点净外送电力,它仍参与并网连接的频率动态和共同惯性响应。
视电网运行状况而定,这种安排可以通过提高电气可靠性和电能质量,让数据中心受益。
既有发电设施带来监管区分
监管机构还可以区分新建发电设施和过去曾向电网供电的电厂。Texas Utilities Code §39.169《大型负荷客户与既有发电资源共址》,涵盖某些净计量安排:参与安排的运营设施必须在 2025 年 9 月 1 日已经登记为独立发电资源。该条款要求通知 ERCOT 并接受 PUCT 审查,同时设有豁免和视为批准条款。
将既有发电量转供给新负荷,可能减少可供更大范围电网使用的电力。ERCOT 表示,截至 2026 年 5 月批准的两项净计量安排,都要求数据中心降低用电或切换到备用电源,并要求电厂在收到 ERCOT 指令后 30 分钟内将全部出力恢复到电网。
运行状态与部署:孤岛、桥接电力、电网作为备用
“孤岛运行”是一种运行状态:并网数据中心断开断路器,依靠自身发电运行。
与此相关但不同的是,美国能源部将“微电网”定义为“在明确界定的电气边界内,由相互连接的负荷和分布式能源组成、并针对电网作为单一可控实体运行的系统”;其电网部署办公室补充说,微电网“既可以并网运行,也可以孤岛运行,包括完全离网的应用”。
在本文中,“可孤岛运行的微电网”是指能够与电网分离的并网站点;“离网微电网”则是完全没有连接的站点。
许多表后项目宽泛地使用“微电网”这个词,可能是因为这样就不用说“燃气”。实际上,情况可能会随时间发生很大变化。
许多表后项目规划了电网连接,并把表后电力作为“桥梁”:一旦公用事业公司交付电网连接,发电机就可以转为备用角色。我们在《现场燃气深度研究》中详细介绍过,这是最常见的方式,因为电力系统在成本和可靠性方面都能从显著的规模经济中受益。xAI 位于 Memphis 的 Colossus 1 就采取了这条路线。
另一些项目规划的电网连接将作为“备用”,也就是一种有助于提高预期正常运行时间的新能源资源。我们看到,有些项目计划在完全孤岛运行时实现 2 个或 3 个“9”的预期可用性,接入电网后再增加一个“9”。关于未来几年有多少表后电厂会接入电网,我们将在付费墙后提供更多看法。
建设 BTM 为什么如此困难?
有了涡轮机订单和附近的管道,并不代表项目就成立了。从新闻稿发布到首次发电,中间横亘着六道关键难关:合同与可融资性、许可、燃料、设备、劳动力和电气物理学。我们的许可级追踪显示,已登记的容量几乎在每一道关卡都遇到了困难。
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第 0 关:合同与可融资性
下面我们将讨论让 GW 级孤岛数据中心上线所面临的各种物理挑战。但在此之前,可能还有一个更大的挑战:财务挑战。
传统上,接入电网的成本很低,无论是并网申请还是信用证,金额都很有限。这足以开发出可信的站点,即便规模达到 GW 级,也促成了美国乃至全球对电力的疯狂争夺。只需有限资本(最多几百万美元),就很容易迅速获利。
我们在《现场燃气深度研究》和《美国电网约束》系列文章中详细讨论过这一点。孤岛数据中心则完全不同,因为没有现成基础设施可供连接。电厂成本通常约为每 GW IT 容量 50 亿美元,设备定金也越来越高,前期资本支出因此挡住了许多项目。
这就造成了经典的 BTM“先有鸡还是先有蛋”问题:贷款方需要与可靠承购方签订长期 ESA(能源服务协议),并要求清晰的 SLA(服务等级协议)及其他合同条款;承购方需要可信的时间表和项目系统设计;开发商则需要早期资本支付设备定金,以提供可信的时间表和设计。随着燃气发电设备需求永不满足,缺少这笔资本就意味着时间表不断延误。
来源:SemiAnalysis
早期成功主要有三种形式:
完全垂直整合,Musk 路线:正如我们在《Colossus 2》一文中深入讨论的,xAI 为自用建设了自己的电厂,将其视为最快建设计算能力的方式。这很可能由股权资本提供资金。
全范围数据中心开发商:一些开发商将建设和能源作为核心能力,在向超大规模云服务商出售站点时,也负责表后电厂。在成本收益率(Yield on Cost)模型中,他们通常把现场电力计入成本范围,这样总成本往往会超过每 MW 2,000 万美元。完整的站点级细节可查阅我们的《数据中心行业模型》。
数据中心与电力合作:数据中心开发商与电力开发商联合进入市场,向超大规模云服务商出售一个站点。但超大规模云服务商会签两份独立合同:一份针对数据中心,另一份针对电力。某些 Oracle Stargate 站点就是按这种安排建设的。联合进入市场意味着承购方获得全栈方案,但主要缺点是需要对接更多参与方,并且如果电力或数据中心任何一方延误,还可能承担无法收回的费用,因为两份合同彼此独立。
对于表后电力而言,所有这些复杂性催生了一类新的服务商:EaaS(Energy-as-a-Service,能源即服务)供应商。这些就是新的“表后公用事业”。VoltaGrid 等公司在长期合同下交付的是电力,而不仅是设备,并承诺保证容量和正常运行时间。EaaS 可以提供从租赁发电机组,到用卡车把压缩天然气运到现场的一切服务,在永久电厂和实际管道完成许可、建设和调试期间,充当“虚拟管道”。
VoltaGrid 已证明自己是这股趋势的赢家之一,获得了 Vantage Datacenters 等顶级开发商的数 GW 订单。Williams、Solaris 等其他公司也正在崛起,并拿下大额合同。与此同时,一些制造商也越来越多地自行提供这类服务,例如 Bloom Energy 和 Enchanted Rock。我们的能源模型追踪数百个项目的完整供应链,以及 EPC(工程、采购和施工)、BESS(电池储能系统)/SynCon(同步调相机)等设备。
来源:VoltaGrid
这堵资本墙是否意味着 BTM 在结构上不如电网?
曾经是,但现在已经不是。美国电网约束正在实时显现,体现在两个方面:美国电网确定性的可用余量已经耗尽,为新的 GW 级数据中心服务,需要同步配套 GW 级发电。如今,资本需求通常达到每 GW 数十亿美元。廉价的 GW 级并网已经不存在。
大多数公用事业公司出了名地缓慢且不可靠;与表后合同相比,电网 ESA 通常约束力更弱,在延迟交付或正常运行时间不足时,违约金也更少。这是可以理解的,因为两类合同的性质完全不同。
因此,对于重视执行速度和可信度的 GW 级项目,BTM 正变得越来越有竞争力。我们认为,融资环境正越来越有利于 BTM。此外,数据中心开发商在能源方面日益成熟,正在打造世界级团队,并越来越多地向承购方提供包含表后电厂在内的全套交钥匙服务。
第 1 阶段:许可
由州决定
接下来讨论物理挑战,首先从许可开始。我们在《现场燃气深度研究》中曾警告,即使在许可速度最快的州,现场发电取得空气许可也可能需要一年或更久,而且许可已经在拖延部分项目。
本节将概述各州许可强度的差异,以及一些开发商如何提出创造性方案,绕过许可障碍。因此,第一项决策就是在哪里提交申请。找到有利地区至关重要;如果拿不准,选址在州界附近可以对冲风险。
Colossus 2 位于 Tennessee 州 Memphis 的 Tulane Road,距离 Mississippi 州边界以北几百米。其电厂位于另一侧,即 Southaven 的一处前 Duke Energy 场址;xAI 的关联公司在 2025 年 7 月买下了该场址。这样一来,空气许可就从曾经批准 Colossus 1 涡轮机的 Shelby County 转移到了 Mississippi。Mississippi 允许这些涡轮机以“临时”机组运行最多 12 个月而无需空气许可;2026 年 3 月,该州许可委员会一致批准将 41 台涡轮机、总计 1.2GW 的电厂永久化。
更广泛的启示是,开发商如今选择司法辖区时,慎重程度不亚于选择设备。同一座电厂在一个州可能只需标准化登记,在另一个州则需逐案取得空气许可,在第三个州还要分别取得空气、选址和发电许可。
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州与州之间的这种不对称性,加上廉价天然气,解释了为什么 Texas 将比任何其他州容纳更多表后机组。州政府决定流程如何推进,但联邦规则设定了大部分参数。EPA(Environmental Protection Agency,美国环境保护署)制定核心空气质量标准、排放定义和重大污染源框架;州和地方机构通常负责执行这些规则、发放许可,并增加各自的授权流程。
空气许可门槛如何运作
PTE(Potential to Emit,潜在排放量)是指工厂全年满负荷运行时、按污染物计算的排放吨数。美国每一项空气许可都会检验 PTE。对燃气发电机而言,关键的两种污染物是氮氧化物(NOx)和一氧化碳(CO)。
有两条联邦门槛:任何污染物的 PTE 超过每年 250 吨,工厂就要接受完整的重大污染源审查,包括建模和公众参与流程,时间表可能增加数年;PTE 超过 100 吨,还需要 Title V 运营许可,这是联邦监管的第二层。各州还会在联邦门槛之下设定自己的门槛。
层级一:作为非道路发动机豁免。在现场停留不超过 12 个月的便携式发动机,处于固定污染源许可体系之外。这只适用于往复式发动机:任何每小时 1,000 万 Btu 或以上的涡轮机,都受联邦排放标准约束,EPA 2026 年 1 月的涡轮机规则已确认这一点。Mississippi 根据州规则豁免了 xAI 在 Southaven 使用的拖车式涡轮机;该决定正受到联邦法院挑战,依据为 40 CFR 1068.30。
层级二:小型新污染源审查(Minor NSR)。PTE 低于所有重大污染源门槛。州或县签发建设许可,并确定豁免门槛和所需建模程度;公众评论期至少 30 天。为使排放低于门槛,工厂可以接受对运行小时数或燃料的可执行上限,这种工厂称为“合成小型污染源”(synthetic minor);之后若要改变上限,就会触发完整的重大污染源审查,视同新工厂,依据为 40 CFR 51.160 至 51.161 和 40 CFR 52.21(r)(4)。
层级三:防止重大恶化(PSD,Prevention of Significant Deterioration)重大污染源审查。任何污染物的 PTE 达到每年 250 吨;对 28 类列明行业则为 100 吨。EPA 将“蒸汽电厂”解释为涵盖联合循环电厂,而简单循环电厂被视为未列明行业,因此适用 250 吨门槛。
许可通常由州签发。只要某一种污染物达到重大污染源标准,工厂就必须对所有超过显著性标准的污染物采用 BACT(Best Available Control Technology,最佳可用控制技术),其中 NOx 为 40 吨、CO 为 100 吨;还要建立空气质量影响模型,通常提供一年的监测数据,并至少接受 30 天公众评论。《清洁空气法》要求在完整申请后一年内作出决定(第 165(c) 条);但没有全国性的实际办理时长数据,依据为 40 CFR 52.21。
层级四:非达标区新污染源审查(Nonattainment NSR)。所在区域未达到联邦空气标准时,对相应污染物取代 PSD,其他污染物仍适用 PSD。门槛降至每年 100 吨;当臭氧区域被评为严重、特别严重或极严重时,NOx 和 VOC 门槛进一步降至 50、25 或 10 吨(《清洁空气法》第 182 条)。工厂必须满足 LAER(Lowest Achievable Emission Rate,最低可实现排放率),并从同一区域的其他污染源购买抵消减排量,比例为每排放一吨对应 1.1 至 1.5 吨减排量。
地点决定门槛:Dallas 和 Houston 为 25 吨,Chicago、Salt Lake City 和 Las Vegas 为 50 吨,Northern Virginia 和 Phoenix 为 100 吨(EPA《绿皮书》);依据为 40 CFR 51.165。
层级五:Title V 运营许可。PTE 达到或超过每年 100 吨,除适用的建设许可外,还需取得该许可。申请须在调试投产后 12 个月内提交。它将所有要求汇总到一份可执行文件中,有效期五年。EPA 有 45 天提出异议,公众有 60 天申请复议。许可会增加监测、报告和费用要求,但不会自行设定新的排放限值,依据为 40 CFR 70.2。
有三个注意事项。第一,简单循环电厂适用 250 吨门槛,依据是包括 Mississippi 为 xAI 签发的许可在内的一贯机构实践,而不是 EPA 的书面裁定。第二,各州在联邦门槛以下的规定不同:Texas 要求每个新设施都采用控制技术;Virginia 对超过 40 吨 NOx 的设施实施许可;California 各地区在每天 10 磅时就会触发控制要求。第三,无论处于哪个许可层级,联邦排放标准都适用。2026 年 1 月的规则为满负荷运行的新大型涡轮机设定 5 ppm 的 NOx 下限,这意味着从第一天起就需要选择性催化还原。
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在园区级规模下,很小的排放率也会变成巨大的年度总量。以 0.10g/kWh 的受控 NOx 排放率为例,250MW × 8,760 小时约产生每年 241 美国短吨;同样计算在约 259MW 时达到 250 吨。实际答案取决于设备受控排放量、适用门槛,以及监管机构是否将哪些机组合并计为一个污染源。
因此,开发商需要同时在电厂规模和运行方案上下功夫。在项目和规则允许的情况下,分阶段授权可以让第一批机组先上线,同时继续推进更大规模建设的审批。但运行小时数和排放上限必须经得起预期运行计划的检验,并且能够执行。监管机构需要一份可信的方案,说明整个园区将如何运行。
Project Jupiter:宏大设计
英国电视节目《Grand Designs》的传奇主持人兼建筑评论家 Kevin McCloud 如果看到 Oracle 的 Project Jupiter,恐怕会挑起眉毛,因为这个项目展示了许可如何迫使整个设施以极快速度重新设计。
最初的申请于 2025 年 11 月 17 日提交,针对 East 和 West 两座独立微电网,每座规模都设计为略低于联邦 250 吨重大污染源门槛。West 申请拟采用 34 台 GE TM2500 和 20 台 Mitsubishi FT8(54 台涡轮机,约 1,677MW),East 微电网规模更大。
该策略是作为合成小型污染源运行:安装具备远超重大污染源门槛排放能力的设备,然后接受运行限制,将许可排放控制在门槛以下。East 微电网申报的 NOx 潜在排放量为每年 521 吨,并申请 248.90 吨的上限,比门槛低 1.1 吨。
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New Mexico 环境部门认定,如此贴近门槛的限制在实践中无法执行。申请方随后将两个上限都降至 245 吨,部门裁定两份申请均已完整,并公布了拟发放许可的意向。但之后收到了 7,155 条公众意见,部长同意举行听证;申请方于 2026 年 4 月 27 日撤回两份申请,恰逢其宣布改用燃料电池设计。
项目随后放弃涡轮机设计,于 4 月围绕 Bloom Energy 固体氧化物燃料电池重新提交申请。修订方案的目标是每年约 37 吨 NOx,比原涡轮机配置低约 92%。技术变化并没有让许可问题消失。2026 年 8 月 23 日,New Mexico 最高法院下令暂停行政空气许可程序,直至另行通知。该暂停只是暂缓流程,并未裁定申请实体问题;9 月 1 日,大法官们一致拒绝了开发商要求暂时解除暂停的请求。监管机构的决定截止日期为 2026 年 11 月 23 日。
燃料电池的逃生通道
燃料电池可以避开许可中最棘手的部分,但无法避开许可流程本身。这项技术通过电化学方式发电,而不是通过火焰燃烧;与规模相当的涡轮机或往复式发动机机组相比,通常产生的 NOx 和其他常规污染物要少得多。根据站点和配置,燃料电池可以让项目低于 PSD 重大污染源门槛,转而走标准化或小型污染源路径。
燃料电池仍需取得许可,仍会产生 CO₂ 和少量其他污染物。这里的优势是监管负担较轻,而不是零排放。
AEP Ohio 在 AWS 位于 Ohio 州 Hilliard 的站点部署了 72.9MW Bloom 燃料电池,展示了燃料电池许可中的复杂细节:项目低于会触发重大污染源路径的门槛,但仍需要 Ohio EPA 空气许可和单独的州选址批准;2025 年 11 月,Hilliard 市还对该空气许可提出了上诉。
Nebius 在美国首次部署表后电力时也进行了类似技术取舍:将原计划的燃烧发电替换为 328MW Bloom 燃料电池,并签署 10 年期电力协议;公司将更快部署和更轻的许可负担列为改用该方案的优势。
燃料电池可以帮助项目更快通过许可矩阵,但也可能让投机项目更容易包装。我们在 Texas 的一份申请中发现,一个拟议的 560MW Bloom 燃料电池电厂只支付了 900 美元的标准许可费,从 2025 年 12 月 19 日收到申请到 2026 年 1 月 14 日获得授权。TCEQ(Texas Commission on Environmental Quality,德州环境质量委员会)认定,该设施在 PSD 或 Title V 下都不属于重大污染源。
标准许可只能确认拟议设备配置符合预先写定的排放范围。它不能证明数据中心已有确定租户、融资、已购设备、确定的燃气供应或开工通知。因此,我们不会把“已获许可”视为新表后项目的绿灯。
来源:SemiAnalysis 能源模型
需要注意的是,另一个经常被忽略的许可约束是水。对于散热器冷却的往复式发动机,工艺用水需求可能很低,因为散热器将发动机热量直接排到空气中。但对于某些简单循环涡轮机,为控制 NOx 而进行的水或蒸汽喷射,会产生持续的用水需求;而干式低排放(DLE,Dry Low-Emissions)燃烧则无需喷射。涡轮机的具体封装配置与技术类别同样重要。例如,Pratts FT8 MOBILEPAC 就使用喷水。
联合循环还带来另一个选择:湿式循环冷却会因蒸发和排污而损失水,排污用于防止溶解物不断积累;干式冷却则将热量排到空气中。
第 2 阶段:燃气
许可是选址的核心约束,燃料又增加了第二重约束。美国天然气资源充足:高油价维持“继续钻探”的动力,作为副产品产出的天然气需要找到去处;Appalachia 和 Haynesville 还提供了充足的干气供应(不是石油开采的伴生气)。
然而,难点在于如何运输天然气。建设管道可能是表后数据中心建设中最难、也最容易的一环;与许可一样,很大程度取决于地理位置。
此外,一条管道通常还不够。一份确定性合同会绑定最大日供应量、具体的接收点和交付点,以及约定的最低交付压力;当管道供给收紧时,可中断服务可能被削减。因此,地图上有一条管道说明不了太多问题,关键是有多少确定的燃气能物理到达电厂的计量点。
实体燃料系统还必须能够承受故障。根据站点不同,这可能意味着独立进气源、冗余内部配气、储存液化天然气(LNG)或双燃料能力,以及在入口压力需要时配置冗余增压压缩机。燃气质量也很重要:如果甲烷值、热值和 Wobbe 指数发生变化并超出设备燃料范围,就可能迫使控制系统调整或降低额定功率。
下面看几个大型项目的例子。
在 Texas 建设管道,只需要向 Texas Railroad Commission 负责,这意味着该州的数据中心开发商越来越多地自行建设管道。联邦水域穿越许可和地役权仍然适用;纯私人支线没有征收权,因此只要有一名土地所有者拒绝,就会迫使线路改道。Crusoe 自行提交了通往 Abilene Duroc 电厂的 16 英寸管道申请;Trailblazer Infrastructure(Sweetwater 开发商,与 Tallgrass 的 Trailblazer 系统无关)则在税收增量融资计划中为一条 31 英里延长线预算 1.2 亿美元。
把这些因素与 ERCOT 的连接规则以及美国部分地区最低的天然气价格放在一起,就能进一步解释为什么如此多的建设计划位于 Texas。
在 Louisiana,Energy Transfer 旗下的 ETC Tiger Pipeline 正在建设 Franklin Farms 支线:全长 13.2 英里、管径 36 英寸、日输送量 10 亿立方英尺,另有一条更短的支线。它将为 Entergy Louisiana 的新联合循环电厂供气,而这些电厂再通过电网为 Meta 的 Hyperion 园区供电。托运方是 Entergy,而不是 Meta,因此这属于公用事业供电路线,而非表后路线。即使不需要压缩,这条管线从 2026 年 7 月提交联邦申请,到计划于 2028 年 2 月投入运行,也需要 19 个月。
New Mexico
我们再次回到 Oracle 的 Project Jupiter。园区计划接收 Transwestern 建设的 Green Chile 管道天然气。该管道按合同应于今年 8 月 15 日投入运行,但到期时甚至还没有获批路线,更谈不上开始铺管。
8 月 14 日,Transwestern 提交了新的投运日期:2027 年 2 月 1 日;联邦机构的推进速度异常快。若要实现明年 2 月的启动日期,这种速度必须持续,因为未来两个月内还需要取得 FERC(Federal Energy Regulatory Commission,联邦能源监管委员会)命令。现有记录中没有同类证书能够如此快速地签发;我们追踪的 33 个可比项目,也没有一个在公众评论期结束前获批。
我们的估计是,首次供气将在 2027 年 4 月或 5 月,直到 2028 年年中才会完全爬坡至 2.45GW。不过,在此之前仍有几道关卡需要跨越。
燃料合同和管道申请也能帮助区分真实项目和空中楼阁。附近有一条管道并不能证明太多,但确定的输气合同、已签署的供气协议,或提交给监管机构的管道申请,都有助于判断哪些站点可能正在走向获得燃气供应。
一些有趣的观察如下:
- Energy Transfer 向 Nexus Hubbard 园区签订了 150 MMcf/d 的供气合同,足以运行实际已订购的往复式发动机中约 750MW 的部分。但该园区正在审理的空气许可涵盖 5,230MW 机组,这意味着它需要约为已签约供应量七倍的天然气。因此,要么还会有更多燃气合同,要么许可是在签订燃气供应合同之前进行的对冲。
- Liberty Energy 与 PowerBridge 的合资项目覆盖 West Texas 一座规划中的 2GW 园区,第一阶段计划建设超过 300MW 发电能力,目标是在 2027 年第四季度投产。Liberty 于 2026 年 7 月 22 日告诉投资者,该站点将从表后起步,很可能纳入 ERCOT 的 Batch Zero,并可能在 2028 年获得规模尚未确定的电网连接。届时园区大部分将位于专用网络之后。这是 ERCOT 的一种结构,在单个连接点将站点发电量与负荷相抵,我们在《美国电网约束》中对此有解释。
第 3 阶段:设备
今年以来,涡轮机、往复式发动机和其他类型发电设备的市场显著增长。新制造商加入,现有 OEM 则提高制造能力,以跟上现场发电需求的增长。
我们在《现场燃气深度研究》中介绍了新型技术和传统制造商,数据中心运营方可以通过那篇文章了解可用的不同设备类型。自我们于 2025 年 12 月 30 日撰写相关文章以来,三大类别没有变化:
- 燃气轮机(GTs):工业燃气轮机(IGTs)是几十 MW 级、体积更小但更重的机器;衍生燃气轮机(aeros)是重新包装用于发电的喷气发动机,功率范围为 30 至 115MW,可在 5 至 8 分钟内爬坡;重型框架式涡轮机约为 400MW,与蒸汽轮机组成联合循环后,燃料效率更高。
- 往复式内燃机(RICEs),或简称 recips:高速发动机转速为 1,500 至 1,800 rpm,单台约 0.5 至 4.5MW,例如 INNIO 的 Jenbacher Type 6 和 Caterpillar 的 G3520;中速发动机转速为 500 至 1,000 rpm,单台约 5 至 20MW,例如 Wärtsilä 的 34SG、31SG 和 50SG,INNIO 的 J920,以及 Everllence 的 51/60G。
- 燃料电池:Bloom Energy 的固体氧化物燃料电池几乎拿下了全部订单,追踪器中的燃料电池预订量为 3.8GW,而 FuelCell Energy 仅为 0.03GW。
涡轮机最初获得了大多数订单,但很快就售罄,最早的产能档期如今已经排到 2030 年以后。这是因为表后开发商在争夺这些涡轮机档期时,要与公用事业公司竞争。
相比之下,公用事业公司对 recips 的兴趣小得多,而它们越来越适合纯人工智能计算项目。这就是为什么我们按季度追踪的表后人工智能计算确定性订单,已经明显转向 recips。
来源:SemiAnalysis 能源模型;sales@semianalysis.com
我们预计这一趋势会继续。EROCK、FTAI Power 和 Dynamis,以及 INNIO、Wartsila、Caterpillar、Cummins 和 Bloom Energy,都在比 GEV 等传统厂商更积极地扩充产能,并将更多供应投向数据中心市场。
Caterpillar 正将大型往复式发动机产量提高到 2024 年水平的近三倍;INNIO 则预计将把总产能从 2025 年每年 3.5GW 左右提高到 2030 年每年约 10GW,接近三倍。
涡轮机二级市场也出现了,但价格并不便宜!
主要 OEM 的稀缺性催生了一个用溢价购买时间的二级市场。释放出来的交付档期相对于工厂订单会有真正的溢价;公开市场上最清晰的案例是,一份档期转让的成交价比固定价格高 16%,计入全部成本后高出 46%。这笔溢价换来的是未来一两年(或更早)的档期交付,而不是五年之后的交付,同时还能更快送电。
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二级市场能够形成的关键,在于供应链中存在投机性订单。有人承诺购买涡轮机或签署最低采购协议并支付定金,却没有真正的数据中心站点来部署设备。
我们看到,这种行为主要影响燃气轮机市场,尤其是 GEV 和 Siemens。这些设备目前仍然稀缺、价格高且需求旺盛;鉴于上文提到的二级市场价格,一些“投机者”已经获得了不错的回报。
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没有厂务配套,就没有 BTM 电厂
讨论 BTM 约束时,发电设备通常是话题中心,但我们认为关注点正在越来越多地转向 BoP。即使发电设备到位,如果园区还在等待变压器、中压开关设备,或容纳这些电气设备的 e-house(电气房),发电设备也毫无用处。
集电系统和控制系统还必须把整个机组的输出汇集起来,组成一座能够运行的电厂。这些电气设备通常处于中压,有时也处于高压(取决于电厂规模和系统设计),需求非常旺盛,因为它们已经标准化,而且数据中心自身也经常将其作为电气系统的一部分使用(参见我们对此主题的深度研究)。
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第 4 阶段:建设、调试与劳动力
资本、许可、燃气和设备都解决后,另一项挑战才会出现:建设电厂,并按照合同约定的 SLA 标准运营,需要高资质劳动力、承包商和 EPC。
需要明确的是,把这件事称为“科学实验”的人完全忽略了一个事实:已有 3GW 的数据中心 IT 容量正在由表后电厂供电并运行。我们的数据中心模型和能源模型追踪每一个项目及其确切时间表和供应链。
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但随着规模大幅增加,问题仍会出现,特别是在数据中心建设推动劳动力短缺加剧的背景下。我们在《乐高数据中心的狂野西部》中进行的劳动力市场建模显示,2027 年缺口将达到 288,000 名工人,依据是我们工业模型中的劳动力模型。
电工是最大的工种,约占现场工时的 30%;随着液冷增加机械工作,到 2030 年这一比例将逐渐升至 40%。把机械和电气工作转移到工厂,可使现场劳动力减少约 63%,现场持证电工工时减少约 85%。这就是为什么预制 e-house、撬装电厂和完整模块化方案正在供应商名单中扩散:它们既是劳动力套利,也是抢在计划前完成建设的机会。
不过,现场仍然需要大量劳动力。美国建设电厂已有数十年,因此相对于数据中心建设,电厂拥有充足的劳动力池和更低的成本。
大型联合循环燃气电厂的施工高峰约为每 MW 0.5 名工人:California 的 546MW Palomar 项目高峰期有 283 名工艺工人;Ohio 的 1,875MW Guernsey 项目在 15 年后高峰期接近 1,000 人。因此,在一个 GW 级园区,电厂建设的峰值人数可能只有园区总峰值人数的五分之一到四分之一。
但这不是同一种劳动力。CCGT(联合循环燃气轮机)电厂属于机械压力工程:锅炉工安装 HRSG(余热蒸汽发生器)压力部件,管道焊工的焊缝必须通过射线检测,铣工则要将涡轮机对准到千分之一的精度。
美国有 10,200 名锅炉工,该职业每年约有 800 人流动;美国劳工统计局预计这一职业规模将缩小。
话虽如此,BTM 建设将采用多种方案,不同发电类型依赖不同工种,在劳动力方面各有利弊。往复式发动机不需要锅炉工,但依赖电工和铣工,因此电厂要与自己的数据中心争夺同一批人。
燃料电池不需要任何稀缺工种:没有压力部件,因此在劳动力受限的建设环境中,这是一个有力论据。但在多 GW 规模上,数百组燃料电池,以及所需的超级电容器、BESS 等,会形成一种从未大规模实施过的不同配置。
这就是为什么“轻劳动力”电力方案对终端客户越来越有吸引力。随着美国电网在 2028 年耗尽电力和余量,这些方案将成为解决数据中心电力约束的主要方式。
当然,调试并不是终点。一个永久性孤岛电厂需要每日运行值守、远程监控、本地响应、定期维护、备件,以及针对计划外工作的服务覆盖。维护节奏以运行小时数衡量。
Caterpillar 给出的参考是:运行 20,000 小时进行顶端检修,80,000 小时进行大修;Jenbacher 机组可能需要在 60,000 或 80,000 小时进行大修。按每年运行 8,000 小时计算,Caterpillar 大约 2.5 年需要顶端检修,7.5 至 10 年需要大修。确切答案取决于发动机和工作循环。
为应对这两个问题,一些 OEM 正越来越多地进行垂直整合。Bloom Energy 是主要例子,因为其方案当然还没有涡轮机和发动机那么成熟。Bloom 负责其部署项目的大部分安装和 O&M(运营与维护)工作,并雇佣和培训员工完成这些工作。
其他厂商也在跟进,而这两个问题越来越成为设备订单的决定因素。EROCK 也采用了这种方式;其使用更小的卡车衍生发动机,因此安装和 O&M 都比传统涡轮机电厂简单得多。PROENERGY 也披露了规模庞大的内部员工队伍,必要时可以承担 EPC 和 O&M 工作。
第 5 阶段:孤岛运行的物理学
最后一个阶段最不显眼,也最不宽容。xAI 的 Colossus 1 曾发现,让燃气轮机匹配 GPU 负荷比预期困难:负荷每秒抖动数次,每次 10 至 20MW;类似的振荡会激发扭转模态,消耗涡轮机—发电机轴系寿命。
这一问题促使 xAI 在第一阶段部署了 150MW 的 Tesla Megapack。我们曾在此处详细讨论人工智能训练负荷波动问题。这催生了一场新的竞争:在 BTM 站点,究竟应将 BESS 与飞轮/SynCon 配套使用哪一种方案。
来源:SemiAnalysis 能源模型;sales@semianalysis.com
让现代燃气轮机更容易取得许可的燃烧室技术,只有在额定负荷约一半以上时才能保持其排放性能;安装降负荷升级后,这一比例约为 35%。人工智能训练负荷变化剧烈且速度很快,可能把涡轮机推到这一下限以下。此时,控制系统会增加引燃燃料,或退回扩散燃烧模式,NOx、CO 和未燃烧碳氢化合物都会大幅上升。
许可是根据潜在排放量编写的,因此这个负荷下限已经被纳入申请。
并网电厂从系统中借用两种服务:惯性,即抵抗频率变化的旋转质量;以及故障电流,即让断路器识别短路并跳闸的电流激增。孤岛电厂必须自己提供这两种服务。
发动机和涡轮机发生故障时能够输出额定电流五至十倍的故障电流;电池、太阳能和燃料电池则受到电力电子设备限制,约为额定电流的 1.2 至 2 倍,余量过薄,传统过流保护可能无法可靠动作。完全由逆变器构成的孤岛系统,可能无法清除自身的短路。
燃料电池用超级电容器回答同一个问题:超级电容器可以在阶跃负荷出现时放电,并在电池堆爬坡时重新充电。对 Bloom 规模配比的渠道核查显示,按功率计算,其比例接近 3:2;这意味着 Project Jupiter 的 2.45GW 将对应约 1.6GW 超级电容器,远高于现有 58MW 的先例。
没有燃气能做到吗?
很多人正在尝试。经历六个困难阶段之后,你很可能会认为,可再生能源或许能绕开许可、燃料和供应链瓶颈。已经有人在尝试,尤其是 Crusoe 与 Redwood 的项目。
Google 等公司也在大规模部署可再生能源和 BESS,但这些站点仍然与电网相连。可再生能源更容易通过空气许可,因为没有需要许可的燃烧源,燃料成本为零,也不需要铺设管道。
代价在于电气物理学。在离网环境中,一切都通过逆变器连接。基于逆变器的电源在短路时只能推送额定电流的很薄一层倍数,远低于发动机或涡轮机所能提供的电流,传统过流保护没有足够余量可靠跳闸。因此,一个清洁的可再生能源孤岛必须购买构网型逆变器和同步调相机。
我们 2025 年 12 月的现场燃气研究测得,美国电网平均可用性约为 99.93%,大致是 3 个“9”,并显示现场供电必须过度配置,才能达到同等水平。
Crusoe 与 Redwood Materials 在 Nevada 州 Sparks 运营的数据中心微电网,自 2025 年 6 月起由 12MW 太阳能和 63MWh 的二次利用电动汽车电池供电,以电网作为备用。Crusoe 在 2026 年 3 月 24 日的公告中称,该系统连续运行 7 个月的可用性为 99.2%,并宣布扩容至 20MW。
将太阳能加电池的设计扩展到 GW 级园区,需要大量发电能力、储能和土地;具体规模取决于负荷曲线、天气、可靠性目标以及电网备用的可用性。
电池在燃气项目中也有用武之地:穿越短时扰动、平滑负荷和提供备用能源。Liberty Energy 的首席财务官于 2026 年 7 月 23 日表示,在其数据中心客户中,电池功率容量平均相当于燃气容量的 50%。
买方越来越能接受中断。Microsoft 表示,其 Fairwater Atlanta 站点因拥有韧性电力而被选中,并且“能够以 3 个 9 的成本实现 4 个 9 的可用性”,即以 99.9%(3 个 9)的成本实现 99.99%(4 个 9)的可用性。这样,GPU 集群就可以不配备现场发电、UPS(不间断电源)系统和双路供电配电系统(Scott Guthrie,Microsoft,2025 年 11 月 12 日)。
在我们的工业模型中,我们根据逐台设备的详细 BoM(物料清单),追踪 30 多种不同数据中心设计的预期正常运行时间。我们追踪 Anthropic、OpenAI、Meta 及所有其他超大规模云服务商的设计,看到冗余度明显下降的趋势。
目前,没有哪条路径能通过全部六道关卡:燃气在许可以及压力工程工种(锅炉工和管道焊工)方面暴露出问题;燃料电池面临稳定性投入和未经验证的规模化挑战;太阳能和电池则在孤岛运行本身面临问题。
接下来会怎样?
现在让我们讨论长期展望以及赢家和输家。我们将讨论对 BTM 电厂的看法,判断它们是否最终都会接入电网,以及太阳能和电池在其中扮演什么角色。
我们还将讨论 OEM 市场和 BoP 市场中的赢家与输家。行业的一些重大变化会对某些大型工业公司不利,但它们的产品组合内部也存在平衡因素。
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