中國儲能網(wǎng)訊：數(shù)字經(jīng)濟(jì)已成為驅(qū)動全球經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵引擎，算力作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的核心生產(chǎn)力，其時空協(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）、云計算、GPU等新興技術(shù)的推動下呈現(xiàn)爆發(fā)式增長態(tài)勢。與此同時，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，推動數(shù)據(jù)中心用能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、提升綠色電力消費比例，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，實現(xiàn)算力負(fù)荷與電力系統(tǒng)的雙向智能互動。當(dāng)前，我國正大力推進(jìn)“東數(shù)西算”國家工程，通過全國一體化算力網(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)級擴(kuò)張時，綠電已不再是普通商品，而是實實在在的生產(chǎn)要素。我國風(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單替換，而是通過技術(shù)、市場、政策規(guī)劃等多層面的協(xié)同實現(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。
綠電交易與中長期購電協(xié)議
數(shù)據(jù)中心通過電力市場交易機(jī)制，與風(fēng)電、光伏基地直接簽訂中長期購電協(xié)議（PPA），以市場化方式采購綠色電力。中長期合約能夠鎖定綠電價格，降低用電成本波動，同時滿足政策對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)中心可以購買西部清潔電力，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置。綠電交易的優(yōu)勢在于初始投資成本低，同步鎖定電力供應(yīng)和環(huán)境價值，通過PPA對沖未來潛在的電價波動風(fēng)險。綠電交易要求數(shù)據(jù)中心運營商具備較高的能源管理能力和電力市場交易能力。
綠證認(rèn)購與間接綠電消費
對于物理接入綠電難度較大的數(shù)據(jù)中心，可通過購買綠色電力證書（綠證）實現(xiàn)名義上的間接綠電消費，完成碳排放核算與減排目標(biāo)。綠證認(rèn)購模式操作靈活，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)中心實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要補(bǔ)充方式。綠證基本滿足國內(nèi)外綠色合規(guī)要求，但在部分應(yīng)用場景中優(yōu)先級較為靠后。如果長期綠證價格走高，企業(yè)的綠色用電成本或?qū)⒊掷m(xù)增長。
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等國際規(guī)則認(rèn)可的綠電消費模式，滿足國內(nèi)外的政策和綠色合規(guī)要求。自投自建的直連項目初始成本高，對企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃和運營能力要求高，但長期來看結(jié)合運營商用能管理可優(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，由點對點剛性專線升級為多源、多荷、多儲能的柔性聚合互聯(lián)，可動態(tài)調(diào)配、就近消納，解決風(fēng)光波動與專線利用率低的問題，大幅提升綠電自用比例，為我國AI數(shù)據(jù)中心供電帶來革命性變化。
源網(wǎng)荷儲一體化供電
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)荷和儲能系統(tǒng)，構(gòu)建“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同運行系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心不再是單純的電力消費者，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)實時監(jiān)測新能源出力、電網(wǎng)電價、數(shù)據(jù)中心負(fù)載情況，動態(tài)調(diào)整負(fù)荷運行策略，實現(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)時空協(xié)同消納
依托全國一體化算力網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)算力任務(wù)在時間和空間上的優(yōu)化遷移，即“算力跟著綠電走”。在時間維度上，將離線渲染、AI訓(xùn)練、數(shù)據(jù)備份等非實時任務(wù)安排在綠電出力充足時段執(zhí)行；在空間維度上，通過“東數(shù)西算”將時延不敏感業(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，實現(xiàn)大范圍綠電優(yōu)化消納。
推動數(shù)據(jù)中心綠電應(yīng)用的現(xiàn)存問題
綠電波動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)性和波動性，而數(shù)據(jù)中心對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)動的信息處理過程，需要進(jìn)行海量矩陣運算。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)帶來的功率波動劇烈、負(fù)荷變化速率極快，動輒數(shù)十兆瓦的功率跳變，對以風(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。短時電壓波動可能導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)、數(shù)據(jù)丟失，造成巨大損失。
長時儲能技術(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，數(shù)據(jù)中心必須配套儲能系統(tǒng)。當(dāng)前主流電化學(xué)儲能方案初始投資大、循環(huán)壽命有限、運維成本高，長時儲能技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致“數(shù)據(jù)中心+儲能+綠電”整體方案投資回收期長，項目經(jīng)濟(jì)性較低。隨著國家對綠色低碳要求的提升以及技術(shù)進(jìn)步，長時儲能系統(tǒng)有機(jī)會深度參與數(shù)據(jù)中心運營，在保障供電可靠性的同時創(chuàng)造減小用電成本的溢價空間。
綠電市場交易機(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、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電，增加了購電成本與協(xié)調(diào)難度。碳市場與電市場協(xié)同不足，綠電環(huán)境價值未充分體現(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、綠電實時匹配標(biāo)準(zhǔn)、碳排放核算細(xì)則。不同地區(qū)、不同機(jī)構(gòu)評價體系不一致，導(dǎo)致綠電消納核算困難，項目驗收與監(jiān)管存在障礙。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計基于穩(wěn)定市電，與綠電、儲能系統(tǒng)兼容性差。多系統(tǒng)協(xié)同控制復(fù)雜，對運維人員技術(shù)能力要求高，運維風(fēng)險與成本上升。
解決方案與建議
技術(shù)層面
發(fā)展多元混合儲能系統(tǒng)，推廣“短時大功率儲能+長時儲能”混合架構(gòu)，如“鋰電池+液流電池”“鋰電+壓縮空氣”“鋰電+氫儲能”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-算智能協(xié)同，建設(shè)“算電協(xié)同”智慧管控平臺，應(yīng)用AI技術(shù)預(yù)測新能源出力、算力需求和電價信號，實現(xiàn)負(fù)荷智能調(diào)節(jié)、儲能優(yōu)化調(diào)度、算力任務(wù)動態(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。
市場機(jī)制層面
完善綠電交易市場體系，推動跨省跨區(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。建立綠電與碳市場聯(lián)動機(jī)制，允許綠電直接抵扣碳排放額度。構(gòu)建市場化成本分?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，通過中長期合約鎖定價格，提升項目經(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)用綜合價值。
政策規(guī)劃層面
加強(qiáng)算電統(tǒng)籌頂層設(shè)計，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。完善激勵與約束政策，對高比例綠電數(shù)據(jù)中心給予稅收優(yōu)惠及能耗指標(biāo)傾斜；對未達(dá)標(biāo)項目加強(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)中心評價標(biāo)準(zhǔn)、多時間尺度綠電匹配規(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
推動多主體跨界融合，鼓勵能源企業(yè)、電網(wǎng)公司、數(shù)據(jù)中心運營商、儲能企業(yè)組建聯(lián)合體，共同開發(fā)源-網(wǎng)-荷-儲-算一體化項目。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。
