工業技術研究院

隨著資料中心熱潮為電網帶來龐大壓力，部分業者認為，不能只靠增建電廠解套，更應該著眼軟體端，在用電尖峰時段調降資料中心的高耗電行為。

英國隊在男足賽對上宿敵德國隊，場上氣氛緊繃、互無進球，撐到上半場結束，數百萬英國民眾同聲嘆了口氣，一如往常在心情緊張的時候，泡起茶來。然而，隨著全國上下的電熱水壺咔噠咔噠打開，另一種壓力跟著來了：電力需求突然暴增。所幸，經營當地輸電網路的英國國家電網公司（National Grid）有備而來。

就在一大堆水壺開始加熱的瞬間，有套AI程式發出指令給位於倫敦的資料中心，要它調降部分高耗能晶片的運轉。一經降載，電力供給足以因應需求，避免了大停電或電器受損。對平常耗電量龐大、不管外界需求的資料中心而言，這個作法顯然跟過去截然不同。

其實，這只是一場模擬測試。2025年12月，工程團隊想測試用電需求彈性的新型資料中心，因此以2020年歐洲足球錦標賽的一場賽事為樣本，重現英國電網面臨的用電需求，看看這套名為Conductor的軟體會如何因應。

Conductor軟體是Emerald AI旗下的重量級產品，該公司位於美國華盛頓特區，跟其他新創企業一樣，試圖摸索出資料中心能否在現有電網的限制下運作。今年，Emerald預訂把Conductor軟體部署到一座新資料中心，地點位於維吉尼亞州著名的「資料中心走廊」，而且這次會直接併入運轉中的電網。遇到整體用電需求激增時，Conductor軟體會調降資料中心的用電，同時確保伺服器仍可執行最即時、最重要的工作。參與這項計畫的合作夥伴包括輝達（Nvidia）與資料中心營運龍頭里瑞通（Digital Realty），將它譽為全球首批「彈性用電的AI工廠」。

如果能證明資料中心可以參與雙向調節的機制，或許就能疏通許多科技業龍頭所點出的瓶頸：新電廠的審核、興建與併網過程冗長，所需時間比蓋一座資料中心更久。以位於維吉尼亞州、規模為全美最大的電網營運商PJM為例，能源研究與倡議組織RMI指出，PJM要花8年才能讓新發電機組併入電網。「我們必須解開這道能源問題。」輝達永續長帕克（Josh Parker）說：「彈性用電的AI工廠就像一座橋樑，一端是龐大的AI需求，另一端是電網的既有限制。」

不過，速度只是其中一個問題。資料中心一旦併網，附近民眾往往怨言不斷，說它們用電過多，還造成電價上漲。他們說，資料中心製造噪音就算了，長期創造的就業機會也不多，不僅造成汙染，還可能害人失業。根據資料中心觀測站（Data Center Watch）的資料，2025年經反對人士抗議而停擺的專案逾1,500億美元，而決策機關意識到民意風向，也逐漸對開發案設下限制。

美國目前有十多個州正在研擬禁令，部分地方如明尼亞波利斯市（Minneapolis）與喬治亞州的迪卡布郡（DeKalb County ），暫停令已經生效。至於聯邦政府層級，在美國參議院提出、不分黨派的《電網法案》（GRID Act），主張新建資料中心要完全脫離公共電網。部分業者已經朝這個方向發展，試圖自行發電。

與其急著蓋新電廠，業者其實在眼前就可以找到一部分解方，也就是我們腳下與頭頂的輸電線。用電高峰時段一整年只會發生幾次，現行電網系統這時才會接近滿載運轉，因此有些電網專家主張，如果資料中心在高峰時段限制用電，就不必苦等大型基礎建設升級，也不必自建離網電源。

事實上，有愈來愈多研究顯示，如果資料中心懂得彈性用電，可用電力其實相當充裕。杜克大學（Duke University ）研究團隊在2025年發表一份廣受討論的報告，文中指出，全美電網有機會額外釋出76GW（百萬瓩）的電力，約占整體發電容量的5%，大致足以應付資料中心到2030年的需求增勢，前提是資料中心願意在僅僅0.25%的時間減少用電，換算下來，一年約 22 小時。另外，普林斯頓大學的研究團隊與兩家電網現代化公司合作，評估在PJM供電區域的潛在資料中心新址。這份由Google資助的報告發現，一座500MW（千瓩）的資料中心只要願意在一年不到1%的時間裡彈性用電，就能及早全面投入運轉，比沒有彈性的資料中心提早3到5年。

電力調節有彈性，亦有助於資料中心化解部分公關問題。比方說，在電網吃緊時調降用電，就能避免把電力從最需要的地方分走，進而提升穩定度。善用既有發電裝置容量，或許就能減少新建化石燃料電廠的需求，而電網的固定成本有了更多用電戶分攤，也可以壓低電價。

AI熱潮形成的供電壓力，正吸引各界紛紛投入資源與研究，企圖找出有助於因應未來這段艱困期的電網彈性策略，因為根據分析師的預測，在資料中心、電動車、空調與其他產業的帶動下，美國用電需求將節節攀升，2030年預計比2023年增加25%。在理想的情況下，調節彈性讓電網營運商更能掌握輸電，成為一支和諧樂團的指揮，而不會淪為僵固用電需求的俘虜。

如此一來，他們就能調節整個系統的用電尖峰，也更能因應風電、太陽能等再生能源的間歇特性。「需量彈性措施對電網很有幫助，不僅有助於壓低電費，也能提升電網可靠度。」密西根大學（University of Michigan）電網專家馬蒂兒（Johanna Mathieu）說。

不過，支持者固然肯定這個概念的好處多多，但執行起來頗為複雜。要資料中心犧牲用電需求，恐怕不容易。要做到彈性，電力公司與電網營運商必須改變長年慣例，但偏偏這些業者的營運相對保守。也有人提出質疑，說一味講究彈性只會導致大家忽略真正實的需求，也就是加快電網的建設速度，甚至可能危及供電。

儘管如此，部分技術專家、電網營運商與電力公司還是懷抱希望，想證明彈性供電不只在白皮書或模擬情境中可行，在現實生活也做得到。

從資料中心發展熱潮可看出，領導業者多半偏向用電毫無彈性。超大型雲端服務商如微軟與甲骨文（Oracle），紛紛計畫興建大型資料中心，其中許多將仰賴離網的天然氣發電廠。AI新創公司xAI當初在田納西州孟菲斯市（Memphis）擴建Colossus超級電腦的基地時，直接用平板貨車載來一具具燃氣渦輪機。這座設施如今已投入運轉，但因為碳排和其他汙染暴增，遭到主管機關與居民的反彈。更何況，就算找來全世界的燃氣渦輪機，也無法因應資料中心業者的需求。

任何用電大戶都會面臨一大障礙：電網運作大多很僵固。電網的設計旨在，在總需求最高時仍能供應足夠電力，即使高用電時段只占一年少數幾個小時。

這種保守作法可以輕易達到穩定供電，但也表示電網保有不少彈性空間。「電網已經過度建設。如果一家航空公司的運能只用到30%，不會再去買更多新機。」供電彈性技術研發公司GridCare的共同創辦人暨執行長納拉揚（Amit Narayan）說。他引述2025年史丹佛大學針對北美西部輸電線路的一份研究：「如果電網利用率只有30%，沒有科學理由說不能拉高到60%。」

彈性供電這個概念，其實對電網營運商並不完全陌生。幾十年來，業者執行一種稱為「需量反應」的作法，當用電量快接近供電量時（例如許多人在熱浪期間同時打開冷氣），會打電話給大型商業或工業設施，請對方關閉部分運作。此舉有助於避免啟動採化石燃料的尖峰負載電廠，但這個流程的速度慢、不精準，也難以擴大規模。

到了2000年代，隨著電動車與太陽能板等技術的普及帶來新考驗，連網程度更高的電網，亦成了彈性供電的新方法。

虛擬電廠（VPP）登場，提供更聰明、更快速、也更精細的選項。工廠或住家裝了智慧溫控器、太陽能板或大型電池後，讓電力公司調整用電，協助滿足用電需求，也因為願意犧牲配合而獲得補助（雖說是配合，但用戶往往不會察覺）。

ChatGPT在2022年問世後，生成式AI熱潮抬頭，部分業者開始看好彈性供電技術，認為這樣能降低興建資料中心的難度，也更有效率、更節省成本。如果能將AI資金引進投資既有電網，減少或延後成本高昂的升級工程，資料中心或許還能幫忙分攤電網的固定成本，進而壓低其他用戶的電價。舉例來說，杜克大學今年2月發表的一份研究就發現，彈性供電可讓電價下降0.5%至2.8%。

重點是要找到方法，讓資料中心這些出了名的耗電大戶被限流時維持運轉。彈性供電專家設想出3種可能作法，最簡單的一個是，新建資料中心自行裝設備援儲能或電源，在電網滿載時就能取電，這些費用自行負擔。
資料中心也可以藉虛擬電廠之力來補足缺口，由電力公司調降供電給參與虛擬電廠的用電戶，而資料中心會付費給這些願意彈性用電的用戶。這個方法不需要任何大型基礎建設，但前提是電力公司必須有一套大規模的虛擬電廠計畫，並在電網吃緊時協調多方電力交換。儘管美國有將近40個州都有一定程度的虛擬電網，但各州規範大不相同，各地區的權限有大有小。

最後一個方法簡單明瞭，就是資料中心在尖峰時段降低用電。照常理判斷，資料中心並不會接受這種限制，尤其每一台運算伺服器就像是可能下金蛋的金雞母。但部分專家看好，如果資料中心能夠迅速上線運轉，或許業者就會改變心意。「這是一股愈來愈明顯的趨勢。」Emerald AI首席科學家柯斯昆（Ayse Coskun）說：「業者愈來愈願意讓出一定程度的彈性，換取加速併網。」

位於矽谷的新創公司GridCare率業界之先，運用彈性供電技術讓資料中心迅速投入運轉。曾在史丹佛大學研究智慧電網的執行長納拉揚說，公司不檢視電網在用電高峰的最壞情境，反而是分析電網在各種條件下的狀態，把電網每個環節（包括電廠、線路、變電所、住家）的數據餵進生成式AI模型，為不同的電網配置建立「數位孿生」（Digital Twin），接著挑出又能釋出容量、又能維持可靠度的結果，再餵養另一個模型，後者以電阻、電容等電氣元件的物理特性為訓練素材，用以確認結果是否切合實際。


GridCare的第一個客戶來自於「矽林」（Silicon Forest）地帶，這裡位在太平洋西北地區，以當地遍布的林木與近期蓬勃發展的資訊產業取名。當地電網需要更多容量才能支援更多資料中心。「資料中心要的是供電速度（Speed to Power）。」當地發電配電業者波特蘭通用電氣（Portland General Electric，下稱PGE）的資料中心公關經理巴羅（Isaac Barrow）說：「但輸電線路的興建曠日廢時，成本也非常高。」

2024年，Aligned Data Centers找上PGE，希望擴大公司在奧勒岡州希爾斯波洛市（Hillsboro）的營運，PGE便採納了GridCare的建議。Aligned將裝設一座31MW的電池，預定在2027年5月啟用，在電網壅塞時降載，最多達上述額度。這座電池搭配其他彈性措施，讓PGE不必新建任何電廠，就能多提供80MW的容量給Aligned與鄰近業者。希爾斯波羅市大興資料中心之下，雖然遭到當地居民反對，但巴羅指出成本分攤後，可能連帶壓低一般用戶的電費。

其他公司則推動不同類型的彈性用電措施。自2023年起，Google陸續調動運算負載，從用電驟升的地區移往壓力較小的地方。它已經和5家電力公司簽約，包括田納西河谷管理局（TVA）與 印第安那密西根電力公司（Indiana Michigan Power），總共增加高達1GW的彈性。

橫跨美加市場的大型虛擬電廠業者Voltus，推廣「自帶容量」方案，亦即由資料中心公司出資，鄰近設立虛擬電廠。透過這座虛擬電廠，電網營運商可以在繁忙時段調降用電需求，參與者則有補償金可拿。「我們能在幾個月之內就讓新的虛擬電廠運轉。」Voltus能源市場副總裁歐維斯（Emily Orvis）說。今年6月，該公司簽下第一筆這類協議，為期3年，由Google出資在PJM電網的範圍成立虛擬電廠。

觀察所有彈性供電措施，Emerald AI或許最具有企圖心，因為它要資料中心配合電網的需求進行調整。該公司的Conductor軟體以首席科學家柯斯昆的研究成果為基礎，可以在現場或雲端運作。她在波士頓大學的研究團隊曾在2013年發表兩篇論文，指出資料中心可以監看電網，協助平衡大幅度的電力波動，例如太陽能與風力發電的間歇供電效應。到了2022年，她和同事已在一組36台研究用伺服器上進行測試，證明這套系統能在不中斷運轉的前提下，遵守電力上限。

對Conductor軟體來說，決定哪些AI流程可以減速來節省能源，同時又不影響效能，是最重要的問題之一。許多公司會為工作任務標上優先順序，比方說，即時聊天機器人的查詢比較迫切，重要性可能高於深度研究專案的一次網路搜尋。如果公司沒有標註，Emerald AI會設法從工作性質推斷優先順序。Conductor軟體接著會分析AI工作負載，判斷調整某顆處理器的功率對效能有何影響，並協助達成電網營運商設定的用電上限。「工作負載的類型不同，效能曲線也不一樣。」柯斯昆說：「每項AI工作會落在曲線的不同位置，而我們的AI會算出你落在曲線哪一點。」

去年，Emerald AI開始進行一連串測試，評估這項技術實際落實的成熟度，每一次逐步增加難度。這些試驗與「資料中心彈性負載倡議」（Data Center Flexible Load Initiative）合作進行，參與倡議的業者眾多，包括 Google、輝達等科技公司，杜克能源（Duke Energy）等電力公司，以及PJM等電網營運商，旨在為彈性用電的資料中心建立一套可複製的框架。

第一道挑戰出現在迅速成為運算重鎮的鳳凰城。為了進行測試，Conductor軟體接管一組伺服器機櫃，上頭載有256顆輝達的A100晶片，這些硬體的耗電量相當於170戶美國家庭的用電。模擬電網負載沉重時，Conductor軟體在3小時內將晶片功耗降低25%，同時維持可接受的運算效能。2025年12月，Emerald AI與合作夥伴將測試結果發表於《自然能源》（Nature Energy）期刊。

下一場試驗中，這套系統必須在毫無預警下，應付突如其來的電網波動，並把AI工作從維吉尼亞州的資料中心轉到芝加哥一座較不繁忙的資料中心。接著來到倫敦，Conductor軟體接手主要GPU處理器以外的設備，面對更錯綜複雜的波動情況，包括為時極短與極長的用電壅塞現象，外加那個惡名昭彰的水壺效應。

從現階段進展可知，彈性用電至少在某些情況下確實可行，但目前只有極少數業者投入。「我們還處於市場發展的初期。」普林斯頓大學2025年那項研究的作者之一詹金斯（Jesse Jenkins）說。他所共同創辦的新創公司Firma，專攻資料中心的彈性用電技術。「大家逐漸發現這是一個潛在解方。動機是有的，也有一些客製化的案例，但還沒有一套統一、可當作預設選項的解決方案，這正是我們必須努力的方向。」

儘管資料中心在美國各地紛紛拔地而起，但論累積的運算實力，全世界沒有一處比得上北維吉尼亞州的資料中心走廊。這一帶座落著約500座資料中心，占全球算力的13%；緊追在後的兩個熱點是北京與奧勒岡州，各占6%。

根據現行提案，維吉尼亞州計畫再興建數百座資料中心，但一份政府研究發現，這些提案如果全數推動，該州用電需求到2040年將增加183%，約26GW，屆時連達半數供電都有困難。Emerald AI、輝達、里瑞通與其他合作夥伴，正在馬納薩斯市（Manassas）郊區興建的這座彈性用電資料中心，或許可能當作模範，展示資料中心如何從既有容量擠出所需電力。這座資料中心預定年底前運轉，旨在讓Conductor軟體有機會進行至今最大規模的電力調度，並首度因應運轉中電網的即時狀況。在英國那場測試中，Conductor管理的是一組130kW的AI叢集，在馬納薩斯市要控制的是一座96MW的超大型AI工廠。

對PJM而言，馬納薩斯市這座資料中心，代表了當前電力吃緊現象的潛在解方。「我們認為，不管資料中心的用電彈性是什麼形式，短中期來看，都有助於穩定整合資料中心負載。」PJM需求端市場主管貝克（Scott Baker）說。

然而，並非所有電網專家都樂觀看待。負責監督PJM電網營運商的市場監督單位就說，增加容量並沒有取巧的捷徑。「以為不必增加新的發電來源，就能大量提高資料中心的負載，根本是一廂情願。」自1999年起擔任PJM市場監督單位主管的經濟分析師包林（Joseph Bowring）說。問題之一在於，資料中心在用電需求高漲時會不會真的降低用電量，誰也無法保證。也就是說，如果沒有法規要求彈性用電或遵守規定，電力公司無從介入，協助避免停電等情況。電力公司可以仰賴電廠之類的資源，但無法控制、也無法仰賴資料中心。「它們不想完全配合中斷用電。」包林這樣說資料中心。
科技公司顧問恩培多克利（Stephen Empedocles）認為，用電彈性技術是工具，不是萬靈丹。「這些作法非常適合用來提升電網可靠度，從既有的基礎建設挖掘更多價值。」他說：「但它們是最佳化工具」， 無法取代「仍有待進行的發電、輸電與配電擴建工作」。

倡導彈性用電的人都認為，無論AI熱潮是否持續發酵，電氣化都將帶動發電與輸電的長期需求。隨著我們逐步擺脫化石燃料，轉型到一個必須兼顧太陽能、風電、電池、電動車等技術的未來，電網基礎建設勢必要有一定的調度彈性。根據國際再生能源總署（International Renewable Energy Agency）在2026年1月發表的報告，全球電網到2030年所需的彈性必須達2019年的3倍，到2050年更達10倍，才能一邊因應逐漸攀升的需求，一邊兼顧間歇波動的再生能源供電。

AI的供電考驗或許正是一個契機，激勵我們規劃打造更聰明、更有彈性的電網，柯斯昆說：「我認為，這樣的危機沒有速成解方，但有時危機就是轉機，可以有一番創新的作為。」

齊伯格是一位報導科技領域的自由記者，現居羅馬尼亞布加勒斯特市（Bucharest），正在撰寫一本關於科技網絡的書，內容涵蓋電網等主題。