中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：AI技術(shù)加速迭代及其高投入的特點(diǎn)，讓本就是新型用電“巨無(wú)霸”的數(shù)據(jù)中心有了新的需求——綠電越發(fā)成為剛需，其對(duì)電價(jià)的敏感度也在增加。
供給側(cè)能夠做些什么來(lái)適配這些新的變化？數(shù)據(jù)中心又能否成為靈活資源“反哺”電力系統(tǒng)？電算協(xié)同正在進(jìn)入一個(gè)全新的階段。
PART.01
電量電力沖擊
數(shù)據(jù)中心用電量激增正在全球范圍內(nèi)引發(fā)關(guān)注，在部分已經(jīng)基本完成電氣化進(jìn)程的國(guó)家，更是成為電力供應(yīng)的一大壓力。
美國(guó)中部大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（MISO）戰(zhàn)略風(fēng)險(xiǎn)管理執(zhí)行董事泰德·瓦特斯達(dá)爾（Ted Vatnsdal）近日接受《南方能源觀察》（以下簡(jiǎn)稱“eo”）記者采訪時(shí)說(shuō)，如果未來(lái)幾年MISO總體有3%—4%的電力負(fù)荷增長(zhǎng)預(yù)期，大約一半來(lái)自數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)顯示，全球數(shù)據(jù)中心耗電量和占比將持續(xù)增長(zhǎng)。
2025年4月，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《能源與人工智能》（Energy and AI，以下簡(jiǎn)稱“IEA報(bào)告”）顯示，當(dāng)前全球數(shù)據(jù)中心耗電量約為415太瓦時(shí)，約占2024年總用電量的1.5%。預(yù)計(jì)到2030年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量將翻倍，達(dá)945太瓦時(shí)左右，約占2030年總用電量的3%。
IEA報(bào)告認(rèn)為，中國(guó)將是全球數(shù)據(jù)中心用電量最大的幾個(gè)國(guó)家之一，預(yù)計(jì)2030年相較于2024年用電量增加約240太瓦時(shí)，增幅為170%。
中國(guó)信息通信研究院信息化與工業(yè)化融合研究所總工程師黃偉在2025年經(jīng)濟(jì)形勢(shì)與電力發(fā)展分析預(yù)測(cè)會(huì)上表示，2023年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量約為150太瓦時(shí)，約占全社會(huì)用電量的1.6%，預(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量將達(dá)到400太瓦時(shí)，在全社會(huì)用電量的占比接近6%。
數(shù)據(jù)中心給電力系統(tǒng)帶來(lái)的影響不止用電量增加。日本東京電力公司技術(shù)研究與信息組經(jīng)理元木啓明對(duì)eo記者說(shuō)：“過(guò)去電力系統(tǒng)升級(jí)的最大推動(dòng)力來(lái)自可再生能源，現(xiàn)在卻來(lái)自以數(shù)據(jù)中心為代表的需求側(cè)?！?/span>
智算中心是以AI計(jì)算任務(wù)為主的數(shù)據(jù)中心。華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院教授丁肇豪近日在《知識(shí)分子·科學(xué)四十人》系列座談直播中說(shuō)，在2022年底ChatGPT出現(xiàn)之前，數(shù)據(jù)中心帶來(lái)的電力負(fù)荷增長(zhǎng)較為平穩(wěn)，但是隨著智算中心涌現(xiàn)，電力電量平衡受到越來(lái)越多的挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心用電負(fù)荷曲線接近直線，全天峰谷差在10%以內(nèi)。AI技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展推動(dòng)智能算力需求激增，智算集群用電負(fù)荷曲線呈鋸齒狀，具有高頻次、短時(shí)突變等特征，且可能因訓(xùn)練任務(wù)中斷或重啟引發(fā)百兆瓦級(jí)負(fù)荷波動(dòng)。百兆瓦級(jí)約等于一個(gè)小鎮(zhèn)的用電負(fù)荷。
中國(guó)人民大學(xué)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)院副教授陳浩在接受eo記者采訪時(shí)說(shuō)，目前數(shù)據(jù)中心對(duì)電網(wǎng)的綜合影響還比較有限，然而AI大模型繼續(xù)推高算力需求，必將進(jìn)一步影響電力負(fù)荷曲線，對(duì)電力調(diào)度提出更高要求，電網(wǎng)安全需要更復(fù)雜的保障機(jī)制。
PART.02
“牽手”綠電不易
隨著數(shù)據(jù)中心快速發(fā)展，一個(gè)問(wèn)題開始涌現(xiàn)：其高能耗特性與降碳目標(biāo)存在矛盾。
國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家數(shù)據(jù)局、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局2023年12月25日發(fā)布的《關(guān)于深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程 加快構(gòu)建全國(guó)一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見》（發(fā)改數(shù)據(jù)〔2023〕1779號(hào)）和國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局、國(guó)家數(shù)據(jù)局2024年7月3日印發(fā)的《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)計(jì)劃》）都提出，到2025年底，國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)新建數(shù)據(jù)中心綠電占比超過(guò)80%。
然而，數(shù)據(jù)中心和綠電“牽手”不易。
從地理上看，我國(guó)數(shù)據(jù)中心聚集地區(qū)與新能源資源富足地區(qū)存在天然錯(cuò)配。京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏八大國(guó)家算力樞紐節(jié)點(diǎn)中，只有內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏位于新能源富足地區(qū)，具備給數(shù)據(jù)中心提供大規(guī)模綠電的天然基礎(chǔ)。
黃偉說(shuō)，我國(guó)算力資源主要集中在電力自給率不足40%的東部地區(qū)，而全國(guó)70%以上的可再生能源裝機(jī)量在西部地區(qū)。
一些數(shù)據(jù)中心已經(jīng)行動(dòng)。中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通三大運(yùn)營(yíng)商逐步將非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)中心向貴州、甘肅、寧夏等西部地區(qū)遷移，利用當(dāng)?shù)乜稍偕茉春蜌夂騼?yōu)勢(shì)，降低整體能耗強(qiáng)度。除提升綠電使用比例之外，遷移的數(shù)據(jù)中心也通過(guò)液冷、間接蒸發(fā)冷卻、AI控溫等技術(shù)，推動(dòng)PUE值（電能利用效率）持續(xù)下降。
當(dāng)然，吸引數(shù)據(jù)中心“西遷”的原因還包括西部地區(qū)的綠色電力具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。目前電力成本在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)總成本中的占比約為60%，隨著用電規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，不少數(shù)據(jù)中心對(duì)電價(jià)越來(lái)越“敏感”，數(shù)據(jù)中心也在探索使用綠電實(shí)現(xiàn)電費(fèi)下降。
即便如此，多位數(shù)據(jù)中心從業(yè)者表示，仍然不能忽視算力和電力一樣具有傳輸成本，熱數(shù)據(jù)集中度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度高度相關(guān)，熱數(shù)據(jù)主要集中在東部地區(qū)，由于時(shí)延長(zhǎng)等因素，部分西部地區(qū)數(shù)據(jù)中心只能存放使用頻率較低的冷數(shù)據(jù)和備用數(shù)據(jù)。
從供給穩(wěn)定性角度分析，由于具有“三性”特征，若缺乏配套儲(chǔ)能或其他靈活性調(diào)節(jié)手段，可再生能源難以直接支撐算力的高可靠性用電需求，可能出現(xiàn)“棄風(fēng)棄光”與算力電力短缺現(xiàn)象并存。
為滿足數(shù)據(jù)中心綠電使用需求，陳浩建議，一方面，進(jìn)行物理性的綠電直連并推進(jìn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化項(xiàng)目；另一方面，繼續(xù)推動(dòng)財(cái)務(wù)性的綠電交易和綠證交易。
當(dāng)前不少數(shù)據(jù)中心正積極自建綠電、儲(chǔ)能等，探索源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化解決方案。同時(shí)，綠電交易也在一些地區(qū)覆蓋數(shù)據(jù)中心。黃偉建議，推進(jìn)“算力+電力”源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化應(yīng)用示范，例如，在算力樞紐周邊布局分布式光伏+儲(chǔ)能+微電網(wǎng)的“光儲(chǔ)算”一體化園區(qū)，開展“AI算力+虛擬電廠”試點(diǎn)，利用部分算力任務(wù)的可調(diào)度性，將非緊急任務(wù)轉(zhuǎn)移至綠電充足時(shí)段，輔助電網(wǎng)削峰填谷。
PART.03
突破單一要素邊界
“現(xiàn)在是時(shí)候通過(guò)AI協(xié)調(diào)發(fā)電側(cè)與需求側(cè)了。特別是通過(guò)AI進(jìn)行可再生能源發(fā)電與大規(guī)模數(shù)據(jù)中心用電的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的整體優(yōu)化?！痹締櫭髡f(shuō)。
目前我國(guó)在算力電力優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域已有一些實(shí)踐，主要體現(xiàn)在通過(guò)AI、數(shù)字孿生、虛擬電廠等技術(shù)手段，提升數(shù)據(jù)中心和算力設(shè)施的能源利用效率。比如，上海自貿(mào)區(qū)臨港數(shù)據(jù)中心集群聚合了臨港地區(qū)的空調(diào)和儲(chǔ)能資源，在用電高峰期進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，每年節(jié)省電費(fèi)20%—30%。
2022年，阿里巴巴公司聯(lián)合華北電力大學(xué)，開展了數(shù)據(jù)中心優(yōu)化調(diào)度參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)試點(diǎn)，將阿里巴巴江蘇南通數(shù)據(jù)中心約100千瓦的算力負(fù)載轉(zhuǎn)移至其張家口數(shù)據(jù)中心，這是全球首次電力系統(tǒng)靈活運(yùn)行驅(qū)動(dòng)的算電協(xié)同調(diào)度試驗(yàn)。
數(shù)據(jù)中心負(fù)荷的可調(diào)度性有多高？單從時(shí)間維度看，傳統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度周期為15分鐘級(jí)，AI算力負(fù)載可在秒級(jí)波動(dòng)，使用AI進(jìn)行調(diào)度也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。
業(yè)界普遍認(rèn)為，當(dāng)前電算協(xié)同還在發(fā)展初期，技術(shù)模式尚在探索，商業(yè)模式還不完善。
陳浩說(shuō)，我國(guó)電力和算力存在空間分布不均的客觀現(xiàn)實(shí)，電力跨區(qū)調(diào)度伴隨線損，算力則存在部分不可調(diào)度性，首先需厘清二者的技術(shù)經(jīng)濟(jì)規(guī)律與成本特性，統(tǒng)籌調(diào)度體系，建議開展跨領(lǐng)域協(xié)同攻關(guān)，推動(dòng)行業(yè)數(shù)據(jù)開放共享以支撐科研創(chuàng)新。丁肇豪建議，建立電網(wǎng)碳信息傳導(dǎo)機(jī)制，輔助數(shù)據(jù)中心實(shí)施低碳調(diào)度。
電算協(xié)同還需構(gòu)建市場(chǎng)化的資源配置機(jī)制。黃偉提出構(gòu)建電力—算力聯(lián)動(dòng)交易機(jī)制，推行算力分時(shí)電價(jià)政策以削峰填谷；陳浩則強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)協(xié)同效應(yīng)，主張建設(shè)與全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)相銜接的算力交易市場(chǎng)，通過(guò)要素資源跨域流通提升整體社會(huì)效益。
這些建議共同指向——突破單一要素市場(chǎng)邊界，構(gòu)建電算協(xié)同的新型基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)體系。
不少業(yè)內(nèi)人士相信，在市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，算力形態(tài)或?qū)⒓铀傺葸M(jìn)，例如，芯片架構(gòu)將更加注重計(jì)算效能優(yōu)化。
