Các đợt nắng nóng cực độ đã càn quét khắp miền đông Hoa Kỳ, khiến tải điện của lưới điện khu vực PJM, lưới điện lớn nhất cả nước, gần đạt mức cao kỷ lục năm 2006, dẫn đến tình trạng cung cầu điện cực kỳ khan hiếm.

Đằng sau sự tăng vọt về tiêu thụ điện năng này, nhu cầu điện năng cố hữu từ việc liên tục mở rộng các trung tâm dữ liệu là động lực cốt lõi dài hạn. Điều này không chỉ đẩy giá điện thực tế lên cao và làm giảm công suất dự trữ của lưới điện, mà còn làm tăng đáng kể chi phí thị trường công suất dài hạn, cuối cùng do người dân bình thường gánh chịu. Để đảm bảo nhu cầu điện năng của người dân và các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã khẩn cấp ban hành Chỉ thị Khẩn cấp về Điện năng lần thứ ba trong năm, trao cho người điều phối lưới điện nhiều quyền kiểm soát bắt buộc. Trong ngắn hạn, các đơn vị khẩn cấp và giờ cao điểm phân bổ điện cho người dân có thể giảm thiểu tình trạng mất điện cục bộ, nhưng về lâu dài, tình trạng thiếu điện sẽ tiếp tục trầm trọng hơn.

PJM, viết tắt của PJM Interconnection, LLC, là tổ chức truyền tải khu vực (RTO) lớn nhất tại Hoa Kỳ và là một tổ chức toàn cầu quan trọng. Tổ chức này được Ủy ban Điều tiết Năng lượng Liên bang (FERC) quản lý độc lập và là một thực thể hoạt động phi lợi nhuận, trung lập.

Nhiệt độ cực cao làm tăng tải tức thời, đẩy công suất dự trữ của lưới điện lên gần mức tối đa.

Lưới điện liên kết PJM, trải rộng khắp 13 tiểu bang và Washington, D.C., phục vụ 67 triệu người, đang phải hứng chịu một đợt nắng nóng gay gắt. Một vùng áp cao bao phủ toàn khu vực đã khiến nhiệt độ cảm nhận do gió lạnh ở nhiều nơi vượt quá 110 độ Fahrenheit (khoảng 40,2°C). Thứ Năm tuần trước, mức tiêu thụ điện năng tức thời cao điểm của lưới điện đạt 163 gigawatt, chỉ thấp hơn một chút so với kỷ lục lịch sử 165,5 gigawatt được thiết lập vào năm 2006. Mức tải cao điểm của thứ Tư tuần trước là 161.910 megawatt cũng đạt mức cao kỷ lục. Dự báo thời tiết cho thấy đợt nắng nóng sẽ tiếp tục kéo dài đến kỳ nghỉ Lễ Quốc khánh, với nhiệt độ cảm nhận do gió lạnh ở một số khu vực thuộc vùng Trung Đại Tây Dương đạt 115 độ Fahrenheit (khoảng 41,9°C), và nhu cầu điện năng dự kiến sẽ tiếp tục tăng.

Dữ liệu giám sát điện năng cho thấy, vào thứ Năm tuần trước, giá điện ban ngày tại địa phương đã vượt quá 2.000 đô la Mỹ/megawatt-giờ, và giá điện chuẩn tại trung tâm phía Tây gần như tăng gấp ba lần so với mức đỉnh điểm cùng kỳ năm ngoái. Công suất dự trữ khẩn cấp của lưới điện đã giảm một nửa xuống còn 5.091 megawatt chỉ trong một ngày. Nếu một tổ máy phát điện đột ngột ngắt kết nối khỏi lưới điện, lưới điện sẽ không có đủ dung lượng dự trữ để bù đắp sự thiếu hụt.

Cơ cấu cung cấp điện hiện tại ở Hoa Kỳ chủ yếu dựa vào khí đốt tự nhiên, năng lượng hạt nhân và năng lượng than đá, trong đó năng lượng mặt trời chỉ chiếm 6%, cho thấy khả năng yếu kém của các nguồn năng lượng mới trong việc cung cấp nguồn dự phòng ngắn hạn.

Bộ Năng lượng đã kích hoạt các biện pháp kiểm soát khẩn cấp, có thể buộc các trung tâm dữ liệu lớn phải chuyển sang sử dụng nguồn điện riêng.

Thứ Ba tuần trước, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã ban hành Chỉ thị Dự phòng Điện năng thứ ba cho năm 2026.

Bộ trưởng Năng lượng Chris Wright khẳng định rằng việc đảm bảo nguồn cung cấp điện giá cả phải chăng, ổn định và an toàn trong khu vực là ưu tiên hàng đầu.

Chính sách khẩn cấp này bao gồm hai biện pháp chính: thứ nhất, cho phép các nhà máy nhiệt điện tạm thời nới lỏng các hạn chế phát thải chất gây ô nhiễm thông thường để tăng sản lượng; và thứ hai, thiết lập cơ chế lưới an toàn yêu cầu các hộ tiêu thụ điện lớn với tải đỉnh từ 50 MW trở lên phải chuyển sang máy phát điện dự phòng trong vòng 15 phút kể từ khi nhận được thông báo trong giờ cao điểm, ưu tiên giải phóng điện lưới cho các tòa nhà dân cư và bệnh viện. Chính sách điều độ tương tự đã được chính phủ thực hiện trong các đợt thiếu điện hồi tháng Giêng (đợt rét) và tháng Năm (nhiệt độ cao trùng với thời gian bảo trì tổ máy).

Các trung tâm dữ liệu đang tạo ra tình trạng thiếu điện kéo dài và đẩy giá thành lên cao trên toàn bộ chuỗi cung ứng điện.

Hầu hết sự tăng trưởng điện năng trong trung và dài hạn sẽ đến từ cơ sở hạ tầng điện toán đám mây.

PJM dự báo chính thức rằng nhu cầu điện năng cao điểm của khu vực sẽ tăng thêm 32 gigawatt từ năm 2024 đến năm 2030, trong đó chỉ có 2 gigawatt đến từ người dùng dân cư và công nghiệp thông thường, phần còn lại sẽ do các trung tâm dữ liệu sản sinh.

Việc tiếp tục mở rộng đã đẩy giá giao dịch trên thị trường công suất lên cao, với giá đơn vị hiện tại cao hơn gấp 11 lần so với trước đây. Các cơ quan giám sát thị trường độc lập ước tính rằng 63% mức tăng giá là do tiêu thụ điện năng cho năng lực tính toán, với tổng chi phí phát sinh ước tính khoảng 9,3 tỷ đô la cuối cùng được chuyển sang cho tất cả người tiêu dùng điện.

Việc dịch chuyển giờ cao điểm trong ngắn hạn giúp giảm bớt khủng hoảng, nhưng về lâu dài, kỷ lục về tải điện sẽ bị phá vỡ.

Một số công ty điện lực địa phương ở Maryland đã đưa ra các sáng kiến tiết kiệm năng lượng, khuyến khích người dân tăng nhiệt độ điều hòa, sử dụng các thiết bị điện công suất cao vào giờ thấp điểm và giảm tiêu thụ điện trong nhà bằng cách nấu ăn ngoài trời.

Nhờ có hệ thống dự phòng khởi động nhanh với công suất 18 gigawatt, lưới điện không phải thực hiện phân bổ điện luân phiên trong đợt nắng nóng cực độ này. Tuy nhiên, nhu cầu điện năng tính toán là một xu hướng tăng trưởng ổn định trong dài hạn, và ngay cả khi không có những đợt nắng nóng cực độ, mức tiêu thụ điện năng cao điểm của khu vực trong vài năm tới có khả năng sẽ vượt qua kỷ lục lịch sử gần đây, khiến tình trạng mất cân bằng cung cầu điện trở thành vấn đề thường xuyên.

Tóm tắt

Tóm lại, đợt nắng nóng này chỉ làm trầm trọng thêm sự mất cân bằng cung cầu hiện có trong lưới điện PJM. Việc tiếp tục mở rộng các trung tâm dữ liệu là nguyên nhân cơ bản dẫn đến sự gia tăng tải điện dài hạn. Trong ngắn hạn, việc dựa vào nới lỏng phát thải khẩn cấp, việc bắt buộc các công ty điện toán chuyển sang sử dụng nguồn điện riêng và việc tiết kiệm điện sinh hoạt có thể tạm thời giảm thiểu nguy cơ mất điện. Tuy nhiên, khoảng cách cung cấp điện dài hạn do tiêu thụ điện năng dành cho điện toán và áp lực tăng giá điện không thể được giải quyết trong ngắn hạn. Việc mở rộng lưới điện phía Đông và chuyển đổi cơ cấu năng lượng trong dài hạn là điều không thể tránh khỏi.