中國儲能網訊：過去兩年，全球能源行業(yè)經歷了一場由算力需求驅動的深刻變革。AI大模型的快速擴張不僅改寫了技術產業(yè)的競爭格局，更重塑了電力系統(tǒng)的演進路徑。訓練一套GPT-4級大模型需消耗700—1000兆瓦時電力，相當于約1萬戶美國家庭一個月的用電量，而數(shù)據(jù)中心用電量每年正以超20%的速度攀升。算力已從傳統(tǒng)用電負荷，轉變?yōu)橛绊戨娏ο到y(tǒng)規(guī)劃、建設與調度的關鍵變量，“電算協(xié)同”也從抽象概念演變?yōu)槿蚧A設施競爭的核心議題。
在此背景下，“電力從何處來”與“如何平穩(wěn)用電”成為行業(yè)共同面臨的核心挑戰(zhàn)?？萍脊緸楸Ｕ纤懔虿季中码娫?，能源企業(yè)則圍繞算力需求重構電網結構——美國探索小型模塊化反應堆（SMR）與數(shù)據(jù)中心綁定運行，中國推進“東數(shù)西算”工程，歐洲推動數(shù)據(jù)中心參與電網調節(jié)，日本嘗試將算力向電源側遷移，全球正以多元路徑推動“瓦特與比特”的深度耦合。
算力反向重塑能源體系
在傳統(tǒng)認知中，能源是經濟運行的基石，數(shù)字產業(yè)僅是眾多用電負荷之一。但隨著AI訓練任務呈幾何級增長，這一關系被徹底顛覆。算力的擴張速度已顯著超出能源供給的承載能力。
算力與能耗的強關聯(lián)性正被快速放大。模型參數(shù)每提升一個量級，所需算力幾乎呈指數(shù)級增長，電力消耗也同步攀升。國際能源署（IEA）測算顯示，AWS、谷歌、微軟等企業(yè)的數(shù)據(jù)中心年用電量增速持續(xù)維持在20%—40%，大型數(shù)據(jù)中心的能耗規(guī)模已接近中型鋼廠，且增速遠高于傳統(tǒng)工業(yè)。2024年，全球數(shù)據(jù)中心耗電量達4150億千瓦時，占全球電力消費的1.5%，預計到2030年，這一數(shù)字將飆升至9450億千瓦時（增長128%），占比升至3%，超過日本當前全國年用電量。
算力產業(yè)的屬性已發(fā)生質變，它不再是單純的IT行業(yè)分支，而是與能源基礎設施深度綁定的新型高能耗產業(yè)。在此背景下，電算協(xié)同的內涵已從“電力系統(tǒng)適配算力負荷”深化為二者的雙向協(xié)同。
一方面，算力側須構建負荷可調節(jié)、任務可遷移的靈活能力，必要時參與電網需求響應；另一方面，電力系統(tǒng)須重構規(guī)劃邏輯，優(yōu)化電源結構以適配算力特性，同時通過儲能擴容與網架升級強化配套能力。最終需在系統(tǒng)層面建立統(tǒng)籌機制，推動電力與算力從獨立運行轉向聯(lián)動調度優(yōu)化。這意味著能源系統(tǒng)正從“源隨荷動”的傳統(tǒng)模式，邁入“負荷主動參與調節(jié)”的新階段。
全球破解電算協(xié)同的路徑
面對算力激增壓力，各國結合自身能源稟賦與產業(yè)基礎，形成了差異化的電算協(xié)同模式，核心均指向平衡電力供給與算力需求的關系。
美國是算力與電力矛盾最突出的地區(qū)之一。數(shù)據(jù)中心需求增長遠超預期，而輸電網絡老化、跨州協(xié)同機制缺失、項目審批周期漫長等問題，進一步拉大了算力擴張與電力基建的差距。據(jù)咨詢公司ICF預測，到2030年，美國整體用電負荷將至少增長25%，得克薩斯州、弗吉尼亞州、俄亥俄州等數(shù)據(jù)中心密集區(qū)域的新增負荷，幾乎全部來自算力產業(yè)。
為應對挑戰(zhàn)，美國從政策與技術兩端同步發(fā)力。聯(lián)邦能源管理委員會（FERC）正推動統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心并網規(guī)則，要求各大數(shù)據(jù)中心提交負荷模型并具備調節(jié)能力，同時明確禁止將并網成本轉嫁給普通用戶，推動數(shù)據(jù)中心從“用電大戶”向“系統(tǒng)調節(jié)主體”轉型；在技術層面，愛達荷國家實驗室正測試“微型數(shù)據(jù)中心+SMR”組合模式，探索構建不依賴主網、供電穩(wěn)定性極高的獨立算力基地，整體形成了輸電擴容、負荷可調、推動核能應用三大發(fā)力方向。
日本的路徑受限于資源條件，可再生能源稟賦不足、土地資源稀缺，大規(guī)模電網擴建難以落地?；跀?shù)據(jù)跨區(qū)域傳輸成本低于電力擴容的判斷，日本更傾向“算力向電源側遷移”的模式，重塑數(shù)據(jù)中心選址與能源規(guī)劃邏輯。
歐洲提出的是融入電力系統(tǒng)”。核心策略是推動數(shù)據(jù)中心從“用電主體”轉變?yōu)椤跋到y(tǒng)組成部分”。一方面，構建精細化負荷模型，使其在電網緊張時不僅能削減用電，還可向電網提供有功、無功支持，穩(wěn)定頻率與電壓；另一方面，采用算力遷移、任務替換等策略，實現(xiàn)電網高峰時主動降低本地訓練負荷，或轉移任務至遠端數(shù)據(jù)中心。這種跨行業(yè)協(xié)作需電力工程師與IT專家共同設計調控機制，將數(shù)據(jù)中心正式納入需求響應體系。同時，歐洲也在探索SMR、核電機組與數(shù)據(jù)中心協(xié)同模式，以提供穩(wěn)定的本地電源，支撐微電網建設，形成以“負荷建模為基礎、算力調節(jié)為手段、分布式清潔能源為支撐”的完整路徑。
中國憑借大規(guī)模綠電資源、多區(qū)域協(xié)同機制與完整產業(yè)鏈，成為全球電算協(xié)同最具系統(tǒng)性的推進者。西部地區(qū)綠電成本低、土地充足，為算力基地提供了堅實的能源支撐?！皷|數(shù)西算”工程從規(guī)劃階段便與能源基地、輸電通道同步設計，實現(xiàn)了國家層面的空間匹配與資源優(yōu)化；在企業(yè)層面，部分算力服務商已構建綠電直供、儲能調節(jié)、智能運維的一體化模式，以實現(xiàn)從電源側到用戶側的深度協(xié)同。中國的思路更聚焦電力系統(tǒng)安全性、可預見性與數(shù)據(jù)驅動能力建設，將電算協(xié)同視為新型電力系統(tǒng)的必然升級，而非單純的負荷管理工具。香港城市大學董朝陽教授認為，電算協(xié)同的本質是將傳統(tǒng)針對可再生能源、工業(yè)負荷的“負荷側響應”延伸至算力領域，讓數(shù)據(jù)中心在保障計算效率的同時，成為電網優(yōu)化與風險預警的重要力量。
長期以來，中國更強調技術路徑與市場機制雙輪驅動。要將上述思路落地，一方面，要降低數(shù)據(jù)中心自身能耗、提升散熱與硬件效率，緩解增量壓力；另一方面，要推動算力動態(tài)調度，使算力分配不再僅依據(jù)芯片資源，而是結合電網負荷、網源結構、電價水平實現(xiàn)跨區(qū)域遷移，發(fā)揮“算力支撐電網”的功能。這種協(xié)同并非要求數(shù)據(jù)中心單向服從電網，而是通過AI調度與數(shù)據(jù)建模實現(xiàn)雙向需求匹配。
董朝陽特別提出，落地的核心挑戰(zhàn)并非技術，而是利益協(xié)調。算力中心需要穩(wěn)定的電力保障業(yè)務連續(xù)性，若被要求削減負荷，則必須建立合理補償機制；同時，電網需通過儲能擴容、網架升級提升供應穩(wěn)定性，形成互動式協(xié)同，而非將壓力簡單轉嫁給負荷側。
盡管全球模式各有側重，但核心目標高度一致——在算力高速增長的背景下，實現(xiàn)電力系統(tǒng)與數(shù)字基礎設施的高效銜接，共同支撐未來產業(yè)發(fā)展。
未來十年的三大演化方向
結合全球實踐與技術趨勢推斷，未來十年，電算協(xié)同將呈現(xiàn)三大變革方向，徹底重構能源與數(shù)字產業(yè)的關系。
第一，電力系統(tǒng)將邁向數(shù)據(jù)驅動的智能建模時代。無論是美歐因大規(guī)模數(shù)據(jù)中心并網面臨的系統(tǒng)壓力，還是亞洲高集中負荷結構下的安全挑戰(zhàn)，都驅使各國加速構建數(shù)據(jù)驅動的電網建模體系。傳統(tǒng)依賴經驗與確定性模型的方式，已無法覆蓋極端場景與非線性風險。未來電力系統(tǒng)須具備預判連鎖故障、理解算力負荷行為的能力，在突發(fā)情況發(fā)生時快速給出優(yōu)化方案。AI模型、場景仿真、實時預測等能力將從研究工具升級為電網核心基礎設施。
第二，算力將從“被動負荷”演變?yōu)椤办`活性資源”。全球數(shù)據(jù)中心正從單純用電大戶，轉型為可調節(jié)、可優(yōu)化、可參與調度的系統(tǒng)核心角色。各國在推動數(shù)據(jù)中心轉型的實踐中采取了不同的策略，但共同趨勢是，算力將成為低碳電力系統(tǒng)的“可控端”，即在峰值時主動讓電、在低價時儲電補能、于系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)提供動態(tài)支撐，推動負荷側從靜態(tài)轉為可控，構建新的系統(tǒng)彈性。
第三，市場機制將成為電算協(xié)同規(guī)?；年P鍵抓手。從美國得克薩斯州強制數(shù)據(jù)中心具備需求響應能力到歐洲培育分布式靈活性市場，再到各地探索按調節(jié)速率、算力靈活度等維度結算的價格機制，多國實踐表明，缺乏市場激勵，電算協(xié)同難以常態(tài)化。未來，市場化補償機制將不僅覆蓋削減電量，還可能包括“遷移算力規(guī)模”“釋放靈活度價值”“降低系統(tǒng)風險貢獻”等維度，使協(xié)同從政策倡導轉變?yōu)槭袌鲎园l(fā)行為。
全球電算協(xié)同的實踐，本質是一場“比特”與“瓦特”的雙向適配革命。中、美、歐、日的差異化路徑，都指向了供需匹配、高效聯(lián)動的核心。這意味著電算協(xié)同不是選擇題，而是數(shù)字與能源產業(yè)的必答題。
