中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：當(dāng)前，算力需求激增與數(shù)據(jù)中心能耗矛盾凸顯，我國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量預(yù)計(jì)2030年達(dá)4500億千瓦時(shí)，在“東數(shù)西算”等戰(zhàn)略引領(lǐng)下，我國(guó)正探索綠電直連等模式推動(dòng)電算協(xié)同。然而，高密化集群、新能源并網(wǎng)及跨區(qū)調(diào)度對(duì)供電架構(gòu)與電網(wǎng)穩(wěn)定提出新挑戰(zhàn)，亟須頂層設(shè)計(jì)統(tǒng)籌規(guī)劃與技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)“算力—電力”源端協(xié)同、構(gòu)建調(diào)度聯(lián)動(dòng)機(jī)制等舉措，推動(dòng)電算協(xié)同從“簡(jiǎn)單互動(dòng)”邁向“深度耦合”。
當(dāng)前，人工智能正以前所未有的速度重塑全球競(jìng)爭(zhēng)格局。算力即國(guó)力，大規(guī)模算力是增強(qiáng)國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)中心作為支撐算力服務(wù)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其規(guī)模擴(kuò)張與能源消耗之間的矛盾已成為全球可持續(xù)發(fā)展面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
據(jù)國(guó)際能源署（IEA）統(tǒng)計(jì)，2024年，全球算力中心用電量已達(dá)4150億千瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2030年將達(dá)9450億千瓦時(shí)。我國(guó)數(shù)據(jù)中心用電量預(yù)計(jì)將從2024年的1000億千瓦時(shí)激增至2030年的4500億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的比重將升至3.5%，年均增速約25%，遠(yuǎn)高于全社會(huì)用電量4.6%的增長(zhǎng)速度。然而，算力增長(zhǎng)無(wú)止境，能源供給又存在瓶頸，如何破解算力中心發(fā)展困境、保障能源可靠供給是世界各國(guó)亟須解決的難題。
縱觀全球，主要經(jīng)濟(jì)體依據(jù)自身稟賦探索了綠電直連、能效控制和電算協(xié)同等不同應(yīng)對(duì)路徑。美國(guó)采取“市場(chǎng)主導(dǎo)+能源爭(zhēng)奪”策略，通過(guò)投資與協(xié)議鎖定穩(wěn)定電源，形成了短期依賴(lài)氣電過(guò)渡、長(zhǎng)期錨定核電、繞過(guò)公共電網(wǎng)的供電模式。歐盟聚焦“能效優(yōu)先+綠色合規(guī)”模式，通過(guò)《歐洲綠色協(xié)議》強(qiáng)制要求數(shù)據(jù)中心披露碳足跡，限制高耗能數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張，鼓勵(lì)邊緣計(jì)算與算法優(yōu)化。日本提出“瓦特—比特協(xié)同”戰(zhàn)略，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心從過(guò)度集中的東京、大阪等都市圈向北海道等可再生能源富集的地區(qū)分散布局。
我國(guó)發(fā)揮“國(guó)家統(tǒng)籌+基建先行”優(yōu)勢(shì)，加速構(gòu)建算力協(xié)同創(chuàng)新體系與綠色低碳發(fā)展路徑。一方面，戰(zhàn)略布局已然清晰。2021年5月，《全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》規(guī)劃了八大算力樞紐和十大集群，深度融合“東數(shù)西算”與“西電東送”國(guó)家戰(zhàn)略。2024年7月，《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》等文件出臺(tái)，明確實(shí)施一批算力與電力協(xié)同項(xiàng)目，探索綠電直連、“綠電聚合供應(yīng)”模式，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“綠色瓦特”支撐“規(guī)模比特”的目標(biāo)。另一方面，多元實(shí)踐探索紛呈。甘肅慶陽(yáng)、河北張家口、寧夏中衛(wèi)等地區(qū)采用“源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化”的“綠電聚合供應(yīng)”模式，為數(shù)據(jù)中心集群提供穩(wěn)定可靠的綠電電力；內(nèi)蒙古烏蘭察布中金數(shù)據(jù)中心采用綠電直連模式，為數(shù)據(jù)中心提供高比例、可溯源的綠電供應(yīng)。上海電力股份有限公司和中國(guó)電信集團(tuán)有限公司通過(guò)動(dòng)環(huán)系統(tǒng)調(diào)控、跨省域算力任務(wù)調(diào)度，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)中心虛擬電廠參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的可行性。
然而，隨著算力規(guī)模呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)和應(yīng)用形態(tài)的深刻變化，電算協(xié)同正面臨著供電架構(gòu)、區(qū)域穩(wěn)定和跨區(qū)調(diào)度等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。
一是算力中心高密化與集群化發(fā)展，對(duì)供配電與散熱系統(tǒng)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心單體機(jī)柜由4~6千瓦向40~80千瓦，甚至兆瓦級(jí)演進(jìn)，算力集群建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，其內(nèi)部面臨配電架構(gòu)輸送功率不足、傳統(tǒng)散熱方式達(dá)到極限等挑戰(zhàn)，外部面臨電網(wǎng)承載能力與電能質(zhì)量穩(wěn)定控制的挑戰(zhàn)。
二是“新能源+數(shù)據(jù)中心”聯(lián)合體模式興起，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。在國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局系列政策引導(dǎo)下，新能源和數(shù)據(jù)中心的布局優(yōu)化和協(xié)同運(yùn)行正走向規(guī)模化實(shí)踐，綠電直連、綠電聚合供應(yīng)等“新能源+數(shù)據(jù)中心”聯(lián)合體逐漸興起，大規(guī)模有源負(fù)荷集群并網(wǎng)后對(duì)區(qū)域電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
三是國(guó)家算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，算力任務(wù)調(diào)度與電力調(diào)度協(xié)同面臨挑戰(zhàn)。國(guó)家數(shù)據(jù)局牽頭推進(jìn)全國(guó)一體化算力網(wǎng)建設(shè)，國(guó)家級(jí)、省級(jí)算力任務(wù)調(diào)度平臺(tái)相繼投運(yùn)，接入算力資源不斷增長(zhǎng)，調(diào)度范圍從單一數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展至跨省市、跨運(yùn)營(yíng)商，大規(guī)模算力遷移造成大功率電力波動(dòng)與轉(zhuǎn)移，對(duì)電力調(diào)度模式帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。
面對(duì)上述挑戰(zhàn)，亟需進(jìn)行體系化、制度化的頂層設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)電算協(xié)同從“簡(jiǎn)單互動(dòng)”邁向“深度耦合”。
一是強(qiáng)化規(guī)劃引領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)“算力—電力”源端協(xié)同，將大型數(shù)據(jù)中心集群作為關(guān)鍵負(fù)荷，納入國(guó)家及省級(jí)能源電力發(fā)展規(guī)劃。尤其是在“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點(diǎn)，超前規(guī)劃建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)、柔性的配套電網(wǎng)，并探索將儲(chǔ)能、應(yīng)急電源作為數(shù)據(jù)中心集群的必備基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行一體化配置。同時(shí)，健全“算力能效”與“綠電占比”雙控準(zhǔn)入機(jī)制，從源頭引導(dǎo)綠色、高效發(fā)展。
二是構(gòu)建聯(lián)動(dòng)機(jī)制，破除“算力任務(wù)調(diào)度—綠色電力調(diào)度”壁壘，建立健全算力和電力兩大行業(yè)常態(tài)化聯(lián)動(dòng)機(jī)制。推動(dòng)算力任務(wù)調(diào)度平臺(tái)與電力調(diào)度平臺(tái)信息互通、協(xié)同決策，實(shí)現(xiàn)算力遷移“先知電量、后調(diào)算力”，電力調(diào)度“預(yù)知負(fù)荷、提前準(zhǔn)備”，確保兩大基礎(chǔ)設(shè)施調(diào)度體系同頻共振。
在技術(shù)創(chuàng)新方面，電力科研機(jī)構(gòu)應(yīng)積極聯(lián)合算力企業(yè)、科研院所、高等院校、設(shè)備制造商等主體，一是加強(qiáng)各方協(xié)作，攻關(guān)“電算協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)突破電算時(shí)空映射模型、高比例新能源可靠供電、跨區(qū)域電算協(xié)同調(diào)控算法等關(guān)鍵技術(shù)，研制首版首套算力集群“電—算協(xié)同”調(diào)控系統(tǒng)，研發(fā)算力中心新能源可靠供電首臺(tái)套裝備，制定電算協(xié)同領(lǐng)域國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。二是推動(dòng)示范項(xiàng)目落地，探索電算協(xié)同新模式，積極推進(jìn)國(guó)家能源局新型電力系統(tǒng)試點(diǎn)算力與電力協(xié)同項(xiàng)目建設(shè)，在西部新能源富集區(qū)及東部算力密集區(qū)因地制宜規(guī)劃綠電直連、分布式綠電聚合供應(yīng)、跨區(qū)電算聯(lián)合調(diào)度等典型場(chǎng)景示范工程，完善綠色電力交易與消納保障機(jī)制，打通綠電消費(fèi)認(rèn)證與核算堵點(diǎn)，激勵(lì)數(shù)據(jù)中心主動(dòng)消費(fèi)綠電?？偨Y(jié)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，形成可復(fù)制的電算協(xié)同新模式。
