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Anthropic上市文件揭AI能源困境:数据中心越来越依赖天然气发电

为什么连Anthropic这样的AI巨头也不得不在数据中心现场架设天然气轮机自发电?当电网扩容遥遥无期、并网排队漫漫无期之时,天然气真的能成为AI算力的"救命稻草"吗?
要理解这一困境背后的深层逻辑,不妨先听听天然气行业内部人士如何剖析当前的供需格局与管道瓶颈。近年来,电力系统的负荷增长成为能源领域最受关注的话题之一。
数据中心等新兴负荷的爆发式增长,让电网承受着前所未有的压力。许多数据中心的解决方案开始转向天然气发电,一部分由公用事业公司通过电表前方式建设,另一部分则越来越多地选择表后部署,

直接接入天然气管道,以获取接近传统供电水平的可靠性。然而,一个常被忽略的问题是:电力系统的互联瓶颈广为人知,但天然气系统是否也面临类似的制约?
从历史经验来看,新建天然气管道比新建输电线路要容易得多,天然气产量的爬坡也相对迅速。因此从多个维度衡量,天然气行业本不该经历与电力行业同等的约束。
然而一个关键的扰动因素是:美国液化天然气(LNG)出口已成为一个远比数据中心更庞大的新兴需求驱动力,至少在未来几年内都将如此。这既推高了价格,也挤压了供应侧的空间。

为深入探讨这一问题,Catalyst播客邀请了WoodMackenzie天然气与LNG交易分析总监Eric McGuire进行对话。关于接入天然气管道的流程,McGuire介绍,这取决于用户是否已拥有互联设施。
如果没有,首先需要与管道公司沟通,建设一套支线集输系统以连接到州际管道。如果互联设施已存在,则需进入容量竞标流程,确保能够将天然气从供应源输送至使用地点,并可通过相应机制锁定管道的长期容量。
从流程结构上看,天然气互联与电力互联有相似之处,但规模决定了复杂度。若仅是接入支线集输系统,流程相对简单;若涉及跨区域的大规模输送,则会面临更严格的监管与环境审查。

以数据中心为例,若其规模达到数百兆瓦,并在表后配置足够的天然气容量以满足自身负荷,那么它基本属于直接从主干管道取气的大型用户。
近年来LNG市场呈指数级增长,仅在得克萨斯州,就有大量州际管道陆续投运,将西得州二叠纪盆地的天然气输送至墨西哥湾沿岸。从棕地改造到绿地新建,一条管道项目的建设周期可能短至八个月,长至六年。
相较电力互联动辄数年的排队与研究流程,这一区间已算相对紧凑。管道建设之所以更快,部分原因在于它不占用电网资源,面临的监管审查也相对较少。

以目前得州对数据中心的暂停令为例,受限的仅是表前接入的项目,表后项目依然在推进。McGuire认为,天然气市场在过去十年几乎翻倍,长期以来始终处于一定程度的供应紧张状态。
产量上升、LNG需求激增,而眼下又叠加了数据中心的新增需求。未来几年,LNG与数据中心将共同推动需求大幅增长,如何保障供应将成为核心问题。
虽然业界提出了大量管道扩建方案,但哪些真正可行、何时能投产,仍需审慎甄别。在某些情况下,甚至需要重新考虑数据中心的选址,以规避部分约束。

在合同结构方面,若需要从管道获取大量供应,用户通常须作为"骨干托运人"签订十年以上的长期合约,并支付一笔"不用也付"的预留费。此类合约可确保管道公司获得稳定收入。
合约还涉及优先级问题:持有预留费合约的用户在管输中享有最高优先权。管输服务分为"固定管输"与"可中断管输"等多个层级;即便是固定管输,从约定路径A到B的"路径内主权"也高于其他路径,决定了削减时的排序。
在正常运行条件下,优先级结构带来的风险有限。但在不可抗力事件下,可中断管输可能被完全切断,即便是固定管输用户也会被削减。

而极端寒冷天气则带来另一类风险——"冻堵"。当气温骤降,尤其在二叠纪盆地或南部地区,井口凝析液会冻结,导致产量骤减。
今年冬季的"Fern风暴"期间,全美单日冻堵损失接近180亿立方英尺,而当时全美日产量仅约1100亿立方英尺,供应损失规模惊人。这一事件总体规模约为3500亿立方英尺,其中1200亿立方英尺来自供应损失,2200亿立方英尺来自需求增长。
关于可靠性,McGuire指出,总体而言天然气管道的可靠性相当高,但不同管道和压缩机站之间存在差异。他回忆,自己早期做初级交易员时竞标管道容量,会逐条管道评估停运时间,并据此调整报价。

然而对数据中心这类对可靠性要求极高的用户而言,即便全年仅停运三天,也可能带来显著影响——约等于99%的可用率,远低于数据中心惯常追求的"三九"甚至"五九"水平。
因此,部分采用表后天然气桥接电源却不配备柴油备用机组的数据中心,必须接受这种可靠性折扣。在LNG与大型负荷的供应竞争方面,McGuire认为这种竞争已经形成。
目前美国LNG出口量约为每日190亿立方英尺,在约1100亿立方英尺的日产量中占比可观。而他们近期的分析显示,未来五年表后天然气需求可能新增多达50亿立方英尺/日。

虽不及LNG,但两者的共同特点是基荷性质,对价格和温度均不敏感,这与历史上以供暖和制冷季节性需求为主的天然气市场形成鲜明反差。换言之,数据中心与LNG将共同竞争基荷供应,而其他需求则作为边际需求叠加其上。
这一结构性变化已在价格上有所显现。美国天然气市场长期以路易斯安那州东南部的亨利枢纽(HenryHub)作为全国定价基准,历史上各地区价格普遍高于亨利枢纽。
但随着产区从墨西哥湾转移至西得州、科罗拉多及东北部Marcellus地区,天然气反向流回亨利枢纽。随着LNG出口增长,亨利枢纽如今已成为溢价点,许多原本溢价的地区如今反而相对折价交易。

东北部、新英格兰、加州等极端市场仍维持对亨利枢纽的溢价,但其余大部分地区已出现折价。新建管道的难易程度因地区而异。
棕地项目可在八个月内投运,而东北部的"山谷管道"项目因涉及环境法规和跨州协调,耗时漫长。相比之下,南部尤其是得州地区的新建管道推进更为顺畅。
二叠纪盆地目前是全美增长最快的产区之一,而Marcellus地区则略显放缓。今年年初,二叠纪天然气固定价格甚至一度出现负值——由于油价高企,油田运营商宁可倒贴也要让人把伴生天然气运走。

随着出口管道陆续投运,这一局面已经扭转。综合定价与互联建设的便利度,得州对数据中心具备相当吸引力。
对于西得州正在排队建设的大批数据中心而言,从天然气供应角度看,这里可能是未来一段时间内最容易获取新增容量的地区。管道越短、穿越的州越少、途经的人口密集区越少,监管与环评流程就越简化。
将数据中心部署在产区附近,可大幅降低外输压力,也避免与LNG设施在长距离干线管道上争夺容量。相反,若将数据中心布局在墨西哥湾沿岸,就会与LNG出口设施直接竞争。

McGuire团队对已提报的超过900吉瓦数据中心项目进行风险评估后发现,真正能够落地的数量远低于此,而其中最有可能建成的,正是位于产区盆地内的项目。
关于价格展望,美国天然气市场十年间从日产约650亿立方英尺增至近期的1120亿至1130亿立方英尺高点,供应基本追上了需求。
市场对"冬末无气可用"的担忧已显著缓解——交易员惯常关注的"三月—四月价差"(俗称"寡妇制造者")目前约为10美分,表明市场对冬末耗尽库存的恐惧已大幅下降。

但由于储气容量未同步扩张,新的焦点转向了一月至三月、二月至三月的价差,即冬季最寒冷月份的供应紧张风险。McGuire个人判断是,未来价格可能略有支撑。
欧洲与美国天然气价差目前较宽,随着新增LNG出口产能陆续投运,这一价差将有所收窄。但历史经验表明,一旦气价上行,生产商会积极扩产以享受溢价。
因此他并不预期价格会回到他入行时每百万英热10美元的水平,但波动性将显著加剧——市场的核心故事不是高价格,而是如何管理日内的剧烈波动。以今年冬季的Fern风暴为例,亨利枢纽当日最高报价接近50美元/MMBtu,当日均价30美元/MMBtu;

二叠纪也一度冲高至17至18美元/MMBtu,随后又在接下来的几个月中跌至负值区间。至于储气设施的建设,McGuire指出目前新建项目并不多。
常见形式是枯竭油气藏储气,即将已采空的气田重新注气储存。要让这类投资具备经济合理性,需要有足够宽的季节价差。
目前相对低价环境下,季节价差有所走阔,一些新项目开始推进。但在高峰冬季月份,数据中心追求可靠性,城市门站供暖高峰同样有刚性需求,总有一方需要让渡。

市场定价已经发出信号:冬季高峰日供应不足以满足峰值需求,虽不至于到冬末耗尽库存,但峰值日的价格仍将出现剧烈飙升。关于LNG买家是否会根据价格削减采购量,McGuire表示,LNG合约多为10至15年期的长期购销协议,并非逐日交易。
而且LNG市场的商品化程度不及天然气和石油——合约为双边形式,若临时弃货,不仅要为15至30天后交付的货物另寻去处,还需逐一电话沟通,无法像石油一样在屏幕上一键平仓。因此LNG出口大幅停摆仅在新冠疫情期间出现过一次,当时全球供应严重过剩,
亚洲JKM价格、欧洲TTF价格与亨利枢纽价格趋平,运输经济性消失,才导致LNG停运。此外,在严寒天气中确实能观察到LNG出口下降,但这与冻堵导致的产量损失曲线高度重合——真正的驱动因素可能是供应侧的短时损失,而非出口商主动减量。

对比电力与天然气两个行业,电力领域中数据中心带来的负荷增长堪称1950年代以来最大的历史事件,所有参与者都在忙于应对。
而在天然气行业中,未来五年表后天然气约占总量的5%(50/1100左右),虽具有重要意义,但与电力行业的颠覆性冲击相比,仍属不同量级。此外,天然气市场结构性上更具爬坡能力——新建管道更快,产量扩张也更灵活。
不过McGuire对此的回应是,纯粹从绝对量看LNG确实更大,但天然气市场的定价来自边际需求单元,而非基荷。美国天然气市场已经不再以单一市场运行,而是越来越呈现出类似电力市场的区域化特征,区域价格的脱节将日趋明显。

二叠纪曾出现负价,眼下东北部则因外输容量不足而出现关井。
数据中心需求落地的区域,将迎来革命性的供需重塑:若在二叠纪腹地部署大量数据中心,LNG设施就必须重新寻找气源;若在西宾夕法尼亚部署数据中心,那些原本输往波士顿和纽约供冬季取暖的天然气,将面临新的用户竞争。
因此,真正值得关注的问题是:在冬季峰值时段,基荷型工业需求与居民供暖需求之间,将如何完成平衡。上述行业观察恰恰印证了Anthropic在招股文件中所披露的焦虑。

该公司在风险章节中坦承,
全球对可用电力及具备供电条件的数据中心选址的争夺已空前激烈,由于电网扩容缓慢、并网排队漫长,其部分在建数据中心不得不直接依赖现场安装的天然气轮机自发电,这一保供方式将公司算力底座暴露于燃料价格波动与硬件供应链断裂的双重风险之中。
更棘手的是,化石燃料加剧的全球变暖,又会反过来推高数据中心自身的冷却与运营成本,形成难以挣脱的闭环。尽管Anthropic主要依赖向大型云厂商租赁算力,但其去年公布的500亿美元重资产计划已将自建数据中心推向得州与纽约州。

当前美国规划中的化石能源发电产能刷新近十年新高,背后推手正是AI机房无休止的电力吞吐;政策层面亦大幅压缩清洁能源扶持,转而倾斜于可全天候出力的天然气发电。
然而即便企业愿意转向燃气,燃气轮机供应紧张与现场燃气发动机方案的兴起,又让AI基础设施建设陷入新一轮供应链困局——这正是McGuire笔下区域化、波动化的天然气市场,与AI算力扩张正面相撞的真实写照。
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