本周三，华盛顿特区外一条输电线路发生故障，保护装置将故障线路自动切除。处理这类线路故障，本属电网的常规操作；但据当时报道，这次故障后的电网扰动持续了超过 10 分钟。
线路故障后，北弗吉尼亚「数据中心巷」（Data Center Alley）的多处设施触发保护，陆续脱离电网并切换至备用电源。这个区域的数据中心高度集中，大量负载短时间内转离电网，扩大了原本局部故障的影响。
按首批报道的估计，约 3.1 GW 的用电负荷在约 30 秒内转离 PJM 电网，数据中心改由备用电源供电。相关电网数据记录到最高约 3.49 GW 的供需失衡。PJM 是覆盖从新泽西到伊利诺伊的 13 个州和华盛顿特区、服务约 6700 万人的美国最大电网运营商，其电网经历了从北弗吉尼亚到芝加哥的电压尖峰。拥有约 140 万个家庭插座传感器的 Ting Labs 监测网络记录到了这一扰动。居民报告灯光闪烁、空调和冰箱发出异常声响。
没有发生停电。PJM 称事件「未影响电网可靠性」。一位行业分析师则向 Data Center Knowledge 提醒这种规模的影响：「3 GW 的客户响应已不再是客户行为，而是电网行为。」
多处设施同时转用备用电源，会放大电网供需波动
要理解这个事件，需要先理解数据中心的供电架构。
双变换式（double-conversion）UPS 是数据中心常见的供电方案：市电先整流为直流，再经逆变器转成交流供给服务器；电池接在直流侧充电，并在输入异常时接替供电。这能减少电网波动对 IT 设备的影响，维持较稳定的输出。
输电线故障可能造成电压骤降。当输入超出设备允许范围时，UPS 可迅速转用电池，设施还可启动备用发电机。电压阈值用 pu（标幺值）表示，例如 0.5 pu 即标称电压的 50%；具体阈值和允许持续时间随设备及设置变化。对单个数据中心而言，这些保护措施用于降低价值数亿美元的 GPU 集群和其他设备中断运行的风险。
问题出在规模上。北弗吉尼亚的 Loudoun 县集中了超过 200 个数据中心，这些设施连接到相近的输电网络，可能采用相似的 UPS 保护逻辑和电压阈值。当同一次扰动影响多个设施时，就容易触发集中切换。
「它们都在几秒钟内决定脱离电网，」安大略独立电力系统运营商（IESO）高级市场模型专家 Ali Zain Banatwala 对 TechCrunch 表示。他指出了一个关键问题：「我们需要想办法让这些相邻的负载有序地断开或重新连接。」
单个数据中心通过 N+1 等冗余设计提高可用性，但电网还需考虑这些设施共同动作的后果。数百个设施集中在同一区域，采用相近架构和保护逻辑，就可能在同一时刻大幅改变电网负荷。
重新并网也需要协调。有些设施自动切换至备用电源后，要经过人工操作才能恢复从电网取电。2024 年的同类事件中，数据中心的负载在脱离电网后数小时才恢复，比最初的切换过程长得多。
2024年已有约1.5GW负荷突然转离电网的先例
北弗吉尼亚此前发生过类似事件。
2024 年 7 月 10 日傍晚，一场雷暴导致北弗吉尼亚 Fairfax 附近 Ox-Possum 230kV 输电线路上的避雷器失效，引发六次电压骤降。约 60 个数据中心同时脱离电网，带走了约 1.5 GW 负载——相当于弗吉尼亚州近三分之一家庭的用电量。北美电力可靠性公司（NERC）事后称之为「可靠性的五级火警」。PJM 电网频率飙升至 60.047 Hz，超过以 60 Hz 为中心、偏差 ±0.036 Hz 的目标区间。Dominion Energy 不得不紧急移除本地电容器组以恢复电压。
两年后，同一地区再次出现集中切换，按早期报道估算，涉及负荷约为前次的两倍。
Neil Osnato，Persistence Analytics Group 创始人，对 Data Center Knowledge 表示，如果规模在两年内从 1.5 GW 增长到 3 GW 以上，「这表明运营后果正在随着 AI 基础设施的集中度扩大而增长。」
他指出，除了评估单个设施的保护设置，还需要检查成百上千兆瓦、乃至吉瓦级负荷是否采用相似的电压阈值、切换逻辑和时序。每个设置单独看可能合理，但当它们同时对同一扰动做出反应时，就产生了「共模响应」（common-mode response）。
Osnato 还提出了另一个尚未被充分讨论的风险：重新连接。让几吉瓦的负载同时回到电网，如果协调不当，可能制造第二次扰动。
数据中心用电预计增长，电网需要更多快速调节资源
PJM 的负荷预测显示，数据中心增长会让这类调度问题更加突出。
Synapse Energy Economics 在 2024 年 12 月的建模报告中，以 2023 年数据中心占 PJM 年用电量约 6% 为起点，预计该占比到 2040 年达到 24%。在报告的情景比较中，相对数据中心不再新增的基准情景，2040 年的年用电量高出 313 TWh，峰值负荷高出 49 GW、约 20%。这是不同情景之间的差额。
PJM 自身的 2026 年长期负荷预测也显示较大增长：夏季峰值将从 2025 年的 160 GW 增长到 2046 年的 253 GW，增幅 58%，主要由数据中心驱动。未来五年内，大型负载（主要是数据中心）将贡献超过 100% 的峰值需求增长——即该预测中的基础需求部分有所收缩。
储能发展则曾明显落后于其他地区。Grid Status 在 2025 年 4 月的分析中引用当年 2 月数据：PJM 约有 400 MW 电池储能装机，ERCOT 约 8 GW，CAISO 约 12 GW。PJM 曾是美国电池储能的先行者——2012 至 2017 年间超过 100 MW 电池上线——但此后因市场规则变更和经济性恶化，这些项目大量退役，新项目推进缓慢。
GPU 集群的计算负载可快速起落，备用电源切换又能迅速改变设施从电网取电的功率。电网需要能及时响应的调节资源，并与这些设施协调动作；负荷增长与调节能力应一并规划。
园区级UPS和并网规则用于减少集中脱网
厂商和监管机构正在从供电设计、设备控制与并网要求入手，减少大规模集中切换。
园区级 UPS。 迈阿密创业公司 ON.Energy 开发了一种中压不间断电源系统（AI UPS™），部署在整个数据中心园区与电网之间，而非单个设施内部。它将园区的功率波动统一管理，争取让电网侧看到更平稳的负荷。按公司介绍，系统可通过吸收或释放电力，帮助数据中心在规定范围的电压扰动中保持并网运行，即具备 ride-through（故障穿越）能力。ON.Energy CTO Ricardo de Azevedo 对 TechCrunch 表示，公司正在四个数据中心园区安装总计 3 GW 的系统。7 月 21 日，ON.Energy 与 Crusoe 宣布合作部署 5 GW 的 AI UPS。公司称，该技术已在美国能源部国家实验室完成独立验证，满足测试采用的 ERCOT ride-through 要求。
监管要求。 德州公共事业委员会（PUC）已批准 ERCOT 的相关规则，要求大型计算负荷（LCL，主要包括数据中心等）在规定的频率、电压扰动范围及持续时间内保持并网。ERCOT 在早期监管文件中指出，自 2023 年初以来，已记录了 28 起 100 MW 以上的大型电子负载（LEL）脱网事件，并警告「随着 LEL 的显著增长，这一风险将呈指数级上升」。其中 NOGRR 282 规定了具体技术要求，已于 7 月 9 日获批，定于 8 月 1 日生效。
UPS 厂商的响应。 施耐德电气的 Galaxy V Series UPS 和伊顿的电网交互式 UPS 也已在设计中纳入 ride-through 能力。伊顿与微软在 PJM 区域内合作测试了用于频率调节的 UPS 系统，探索让保护服务器的电池同时参与电网调节。
新设施和电网升级的建设周期也存在差距。数据中心可以在 18 到 24 个月内建成投产；一条高压输电线路的规划和建设周期通常需要 7 到 10 年。即使 PJM 已批准了约 60 亿美元的弗吉尼亚输电升级计划——包括扩展 765kV 线路至 Data Center Alley——从规划获批到投入运营仍需时间。
北弗吉尼亚的经历提醒其他数据中心集中地区：供电保障不能只看单个设施，还要安排集中切换和重新并网的次序。ON.Energy 的 de Azevedo 将此次事件称为「煤矿里的金丝雀」，提醒行业尽早处理这一风险。
