中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為驅(qū)動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵引擎，算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的核心生產(chǎn)力，其時(shí)空協(xié)同的供給能力直接影響數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。數(shù)據(jù)中心作為算力智聯(lián)的物理承載主體，近年來在人工智能、大語言模型（LLM）、云計(jì)算、GPU等新興技術(shù)的推動(dòng)下呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心也是典型的高耗電、高載能設(shè)施，其用電量持續(xù)攀升，在部分地區(qū)已成為電力負(fù)荷增長(zhǎng)的主要貢獻(xiàn)者。在碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)下，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心用能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提升綠色電力消費(fèi)比例，已成為行業(yè)發(fā)展的剛性要求。
綠色電力主要包括風(fēng)電、光伏、水電、生物質(zhì)發(fā)電等零碳或低碳電力形式。推動(dòng)數(shù)據(jù)中心大規(guī)模使用綠電，不僅可以降低數(shù)據(jù)中心全生命周期碳排放，還能促進(jìn)新能源就地消納，緩解棄風(fēng)棄光問題，實(shí)現(xiàn)算力負(fù)荷與電力系統(tǒng)的雙向智能互動(dòng)。當(dāng)前，我國(guó)正大力推進(jìn)“東數(shù)西算”國(guó)家工程，通過全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化東西部算力布局，為數(shù)據(jù)中心與綠電聚連的時(shí)空匹配創(chuàng)造了有利條件。在“算電協(xié)同”背景下，系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用路徑、現(xiàn)存問題及解決方案，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用路徑
當(dāng)人工智能的算力需求以指數(shù)級(jí)擴(kuò)張時(shí)，綠電已不再是普通商品，而是實(shí)實(shí)在在的生產(chǎn)要素。我國(guó)風(fēng)電、光伏等可再生能源裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，為數(shù)據(jù)中心大規(guī)模使用綠電提供了物理基礎(chǔ)。算力與電力的協(xié)同優(yōu)化，正成為推動(dòng)數(shù)據(jù)中心低碳轉(zhuǎn)型、促進(jìn)新能源消納、保障新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵路徑。
數(shù)據(jù)中心使用綠電并非電力來源的簡(jiǎn)單替換，而是通過技術(shù)、市場(chǎng)、政策規(guī)劃等多層面的協(xié)同實(shí)現(xiàn)綠色電力與算力負(fù)荷的高效匹配。目前，主流模式可歸納為以下五類。
綠電交易與中長(zhǎng)期購(gòu)電協(xié)議
數(shù)據(jù)中心通過電力市場(chǎng)交易機(jī)制，與風(fēng)電、光伏基地直接簽訂中長(zhǎng)期購(gòu)電協(xié)議（PPA），以市場(chǎng)化方式采購(gòu)綠色電力。中長(zhǎng)期合約能夠鎖定綠電價(jià)格，降低用電成本波動(dòng)，同時(shí)滿足政策對(duì)可再生能源消納的考核要求。部分地區(qū)支持跨省跨區(qū)綠電交易，使東部數(shù)據(jù)中心可以購(gòu)買西部清潔電力，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。綠電交易的優(yōu)勢(shì)在于初始投資成本低，同步鎖定電力供應(yīng)和環(huán)境價(jià)值，通過PPA對(duì)沖未來潛在的電價(jià)波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。綠電交易要求數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商具備較高的能源管理能力和電力市場(chǎng)交易能力。
綠證認(rèn)購(gòu)與間接綠電消費(fèi)
對(duì)于物理接入綠電難度較大的數(shù)據(jù)中心，可通過購(gòu)買綠色電力證書（綠證）實(shí)現(xiàn)名義上的間接綠電消費(fèi)，完成碳排放核算與減排目標(biāo)。綠證認(rèn)購(gòu)模式操作靈活，無需初始投資成本，能夠快速滿足企業(yè)ESG披露、政策監(jiān)管等要求，部分地區(qū)還可享受補(bǔ)貼，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要補(bǔ)充方式。綠證基本滿足國(guó)內(nèi)外綠色合規(guī)要求，但在部分應(yīng)用場(chǎng)景中優(yōu)先級(jí)較為靠后。如果長(zhǎng)期綠證價(jià)格走高，企業(yè)的綠色用電成本或?qū)⒊掷m(xù)增長(zhǎng)。
綠電直連與自建新能源
綠電直連是指風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)發(fā)電等新能源不直接接入公共電網(wǎng)，而是通過直連線路向數(shù)據(jù)中心供給綠電，可實(shí)現(xiàn)供給電量清晰物理溯源的模式。綠電直連是歐盟CBAM等國(guó)際規(guī)則認(rèn)可的綠電消費(fèi)模式，滿足國(guó)內(nèi)外的政策和綠色合規(guī)要求。自投自建的直連項(xiàng)目初始成本高，對(duì)企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)能力要求高，但長(zhǎng)期來看結(jié)合運(yùn)營(yíng)商用能管理可優(yōu)化數(shù)據(jù)中心用能成本。此外，“綠電聚連”在綠電直連基礎(chǔ)上，由點(diǎn)對(duì)點(diǎn)剛性專線升級(jí)為多源、多荷、多儲(chǔ)能的柔性聚合互聯(lián)，可動(dòng)態(tài)調(diào)配、就近消納，解決風(fēng)光波動(dòng)與專線利用率低的問題，大幅提升綠電自用比例，為我國(guó)AI數(shù)據(jù)中心供電帶來革命性變化。
源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化供電
以數(shù)據(jù)中心為核心負(fù)載，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)新能源電站、電網(wǎng)、柔性負(fù)荷和儲(chǔ)能系統(tǒng)，構(gòu)建“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同運(yùn)行系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心不再是單純的電力消費(fèi)者，而是具備調(diào)節(jié)能力的綜合能源產(chǎn)消單元。通過智慧化能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新能源出力、電網(wǎng)電價(jià)、數(shù)據(jù)中心負(fù)載情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)荷運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)綠電最大化消納。該模式能夠有效解決可再生綠電間歇性、波動(dòng)性問題，提升數(shù)據(jù)中心供電可靠性，是大型及超大型數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用的重要方向。
算力智聯(lián)時(shí)空協(xié)同消納
依托全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)算力任務(wù)在時(shí)間和空間上的優(yōu)化遷移，即“算力跟著綠電走”。在時(shí)間維度上，將離線渲染、AI訓(xùn)練、數(shù)據(jù)備份等非實(shí)時(shí)任務(wù)安排在綠電出力充足時(shí)段執(zhí)行；在空間維度上，通過“東數(shù)西算”將時(shí)延不敏感業(yè)務(wù)調(diào)度至西部綠電富集地區(qū)的數(shù)據(jù)中心處理，實(shí)現(xiàn)大范圍綠電優(yōu)化消納。
推動(dòng)數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用的現(xiàn)存問題
綠電波動(dòng)性與供電可靠性矛盾突出
風(fēng)電、光伏具有明顯間歇性、隨機(jī)性和波動(dòng)性，而數(shù)據(jù)中心對(duì)供電可靠性要求極高，通常要求99.999%以上的可靠性。AI算力本質(zhì)是電能驅(qū)動(dòng)的信息處理過程，需要進(jìn)行海量矩陣運(yùn)算。算力設(shè)施并非傳統(tǒng)的“周期性”工商業(yè)負(fù)荷，大模型訓(xùn)練與推理任務(wù)帶來的功率波動(dòng)劇烈、負(fù)荷變化速率極快，動(dòng)輒數(shù)十兆瓦的功率跳變，對(duì)以風(fēng)電、光伏為主的高比例可再生能源電網(wǎng)構(gòu)成嚴(yán)峻沖擊。短時(shí)電壓波動(dòng)可能導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)、數(shù)據(jù)丟失，造成巨大損失。
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)尚不成熟
單純依靠綠電難以滿足持續(xù)穩(wěn)定供電需求，為平抑綠電波動(dòng)，數(shù)據(jù)中心必須配套儲(chǔ)能系統(tǒng)。當(dāng)前主流電化學(xué)儲(chǔ)能方案初始投資大、循環(huán)壽命有限、運(yùn)維成本高，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)中心+儲(chǔ)能+綠電”整體方案投資回收期長(zhǎng)，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性較低。隨著國(guó)家對(duì)綠色低碳要求的提升以及技術(shù)進(jìn)步，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)有機(jī)會(huì)深度參與數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)，在保障供電可靠性的同時(shí)創(chuàng)造減小用電成本的溢價(jià)空間。
綠電市場(chǎng)交易機(jī)制不完善
跨省跨區(qū)綠電交易仍存在壁壘，交易流程復(fù)雜、周期長(zhǎng)、成本高。部分地區(qū)未完全放開“綠電交易”，數(shù)據(jù)中心無法直接向新能源電站購(gòu)電，增加了購(gòu)電成本與協(xié)調(diào)難度。碳市場(chǎng)與電市場(chǎng)協(xié)同不足，綠電環(huán)境價(jià)值未充分體現(xiàn)。
算電規(guī)劃統(tǒng)籌不足
部分?jǐn)?shù)據(jù)中心項(xiàng)目選址未充分考慮區(qū)域新能源資源稟賦與電網(wǎng)承載能力，出現(xiàn)“有算無電”“有電難用”的情況。算力規(guī)劃與能源規(guī)劃、電網(wǎng)規(guī)劃、電源規(guī)劃脫節(jié)，導(dǎo)致綠電接入困難、輸電成本高、消納空間不足。
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全與系統(tǒng)運(yùn)維難度大
目前缺乏統(tǒng)一的綠電數(shù)據(jù)中心技術(shù)規(guī)范、綠電實(shí)時(shí)匹配標(biāo)準(zhǔn)、碳排放核算細(xì)則。不同地區(qū)、不同機(jī)構(gòu)評(píng)價(jià)體系不一致，導(dǎo)致綠電消納核算困難，項(xiàng)目驗(yàn)收與監(jiān)管存在障礙。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于穩(wěn)定市電，與綠電、儲(chǔ)能系統(tǒng)兼容性差。多系統(tǒng)協(xié)同控制復(fù)雜，對(duì)運(yùn)維人員技術(shù)能力要求高，運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)與成本上升。
解決方案與建議
技術(shù)層面
發(fā)展多元混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，推廣“短時(shí)大功率儲(chǔ)能+長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”混合架構(gòu)，如“鋰電池+液流電池”“鋰電+壓縮空氣”“鋰電+氫儲(chǔ)能”等，兼顧響應(yīng)速度與持續(xù)供電能力，降低綜合度電成本。推進(jìn)源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-算智能協(xié)同，建設(shè)“算電協(xié)同”智慧管控平臺(tái)，應(yīng)用AI技術(shù)預(yù)測(cè)新能源出力、算力需求和電價(jià)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷智能調(diào)節(jié)、儲(chǔ)能優(yōu)化調(diào)度、算力任務(wù)動(dòng)態(tài)遷移。推廣高效節(jié)能技術(shù)，結(jié)合液冷、間接蒸發(fā)冷卻、高壓直流供電等技術(shù)，降低數(shù)據(jù)中心PUE，減少總用電量，從源頭降低綠電需求壓力。
市場(chǎng)機(jī)制層面
完善綠電交易市場(chǎng)體系，推動(dòng)跨省跨區(qū)綠電交易常態(tài)化、便捷化，逐步放開隔墻售電，支持?jǐn)?shù)據(jù)中心與新能源電站直接交易，降低中間成本。建立綠電與碳市場(chǎng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，允許綠電直接抵扣碳排放額度。構(gòu)建市場(chǎng)化成本分?jǐn)倷C(jī)制，建立新能源企業(yè)、電網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心、用戶多方共擔(dān)成本、共享收益的模式，通過中長(zhǎng)期合約鎖定價(jià)格，提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性。建設(shè)虛擬電廠與算力協(xié)同優(yōu)化能力，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心集群作為虛擬電廠參與電能量及輔助服務(wù)市場(chǎng)交易，通過算力負(fù)荷調(diào)節(jié)獲取收益，提升綠電應(yīng)用綜合價(jià)值。
政策規(guī)劃層面
加強(qiáng)算電統(tǒng)籌頂層設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)中心布局與新能源基地、電網(wǎng)規(guī)劃同步編制，優(yōu)先在綠電富集地區(qū)布局大型算力中心，形成“算力集群+能源基地”一體化開發(fā)模式。完善激勵(lì)與約束政策，對(duì)高比例綠電數(shù)據(jù)中心給予稅收優(yōu)惠及能耗指標(biāo)傾斜；對(duì)未達(dá)標(biāo)項(xiàng)目加強(qiáng)能耗與碳排放約束，倒逼低碳轉(zhuǎn)型。健全標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系，制定統(tǒng)一的綠電數(shù)據(jù)中心評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、多時(shí)間尺度綠電匹配規(guī)則、碳核算方法，規(guī)范綠電消納認(rèn)定與監(jiān)管。
產(chǎn)業(yè)協(xié)同層面
推動(dòng)多主體跨界融合，鼓勵(lì)能源企業(yè)、電網(wǎng)公司、數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商、儲(chǔ)能企業(yè)組建聯(lián)合體，共同開發(fā)源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)-算一體化項(xiàng)目。加快“東數(shù)西算”與綠電協(xié)同落地，優(yōu)化算力調(diào)度機(jī)制，擴(kuò)大西部綠電數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)承載比例，提升東西部算電資源匹配效率。加強(qiáng)人才培養(yǎng)與技術(shù)攻關(guān)，支持高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合開展“算電協(xié)同”關(guān)鍵技術(shù)研究，培養(yǎng)跨能源、電力、信息、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的復(fù)合型人才。
