中國儲能網(wǎng)訊：算力負荷與新能源同時快速增長，導致數(shù)據(jù)中心綠電應用需求迅速提升而新能源消納壓力日益加劇，本文旨在設計一種“綠電—輸電權—算力資源”聯(lián)合優(yōu)化配置的算電協(xié)同市場機制。通過構建算力資源與算力服務市場實現(xiàn)異質算力資源和算力服務需求的優(yōu)化配置，并引入物理輸電權實現(xiàn)可溯源綠電獲取。在此基礎上，提出基于可認證綠電功率上限的算電協(xié)同機制，由電力交易中心結合綠電分解曲線、輸電權交易結果與電網(wǎng)運行狀態(tài)，發(fā)布數(shù)據(jù)中心用電節(jié)點的分時段可認證綠電功率上限，算力聚合商則基于具有用電節(jié)點歸屬標識的標準化算力容量塊自主編排算力任務，實現(xiàn)算力負荷與綠電的動態(tài)匹配，為解決綠電與算力負荷時空錯配難題、擴大算力領域綠電應用提供了新途徑。
隨著數(shù)字經(jīng)濟爆發(fā)式增長，算力需求急劇攀升。數(shù)據(jù)中心負荷增速遠超常規(guī)負荷增速，預計2030年全國數(shù)據(jù)中心用電量超過7000億千瓦時，占全社會用電量5.3%。同時，數(shù)據(jù)中心具有較高綠電應用需求，國家樞紐節(jié)點新建數(shù)據(jù)中心的綠電占比需超80%。另一方面，為實現(xiàn)“雙碳”目標，我國新能源裝機規(guī)模持續(xù)擴大。2025年底風光累計裝機達18.4億千瓦，占總裝機47.3%，消納壓力日益凸現(xiàn)。數(shù)據(jù)中心負荷有望成為新能源消納的重要資源。
數(shù)據(jù)中心負荷具備優(yōu)質的靈活調節(jié)潛力。通過算力任務的平移伸縮、中斷續(xù)算和遷移調度，數(shù)據(jù)中心電力負荷可以實現(xiàn)時間上的快速變化以及空間上的大范圍轉移。但從歐盟碳邊境調節(jié)機制等政策演化趨勢可看出，綠電使用的認定需要提供小時級物理路徑溯源等信息。未來，為保障Token出海，其用電也需實現(xiàn)小時級乃至更高精度的綠電溯源。然而，我國算力需求集中在東部，綠電資源主要分布在西部，空間錯位導致東部數(shù)據(jù)中心綠電供給不足、物理溯源困難，算力負荷與綠電尚未形成物理層面的有效協(xié)同。為破解溯源難題和空間錯配，保障數(shù)據(jù)中心綠電供給以及發(fā)掘數(shù)據(jù)中心負荷靈活調節(jié)能力，亟需構建算電協(xié)同市場機制，實現(xiàn)綠電和算力資源的高效匹配和優(yōu)化配置。
為此，本文提出一種“綠電—輸電權—算力資源”聯(lián)合優(yōu)化配置的算電協(xié)同市場機制，通過協(xié)同考慮綠電、輸電權與算力資源的配置，支撐算力負荷綠電應用，破解綠電與算力負荷錯配難題。
算力市場設計
算力供給和需求均存在異質性，即各算力資源的物理特性不同，各算力任務的服務需求也不同。任一算力任務請求的執(zhí)行過程需滿足該任務的物理資源需求和服務質量要求。若采用單一市場難以兼顧算力資源利用效率與算力任務調度靈活性。
為兼顧異構特性與市場化配置效率，本文提出一種算力資源市場與算力服務市場協(xié)同的雙層架構，將算力任務需求分解成標準化的算力資源容量需求與算力服務需求。在算力資源市場中，算力聚合商向算力提供商購買算力資源的使用權；在算力服務市場中，算力聚合商向終端算力用戶出售算力服務。
圖1 算力市場設計
算力資源市場的核心在于實現(xiàn)底層異質硬件能力的標準化與商品化。市場主體主要包括算力提供商（如大型數(shù)據(jù)中心底層基礎設施運營商）與算力聚合商（如公有云服務商或大型智算調度平臺）。將交易標的定義為具有時間窗口、容量規(guī)模和用電節(jié)點歸屬標識的標準化算力容量塊。根據(jù)業(yè)務對時延的敏感度及物理調節(jié)特性，算力容量可被進一步劃分為三類：不可中斷且要求絕對保障的剛性容量、允許通過斷點續(xù)訓機制安全暫停的可中斷容量，以及僅受最終交付期限約束的可時移容量。需要說明的是，標準化算力容量塊并不對應具體服務器等算力設備的控制權，而是由算力提供商在特定數(shù)據(jù)中心節(jié)點內對底層服務器、GPU集群等物理資源進行池化后形成的虛擬化容量使用權。該容量塊應保留明確的數(shù)據(jù)中心節(jié)點歸屬，以便與后續(xù)綠電認證銜接。
算力服務市場中，市場主體為算力聚合商與終端算力用戶。終端算力用戶購買算力服務，算力聚合商在滿足服務要求的基礎上可自主編排算力任務。面對大語言模型訓練、超算渲染、氣象模擬等終端需求，算力聚合商利用虛擬化技術、容器編排調度及分布式計算框架，將終端用戶的海量復雜任務進行拆解，并映射至從算力資源市場購得的標準化算力容量塊中。在此過程中，算力聚合商挖掘部分彈性計算任務的時空靈活特性，在嚴格履行與終端用戶簽訂的服務水平協(xié)議的前提下，自主決定任務的執(zhí)行時序與數(shù)據(jù)中心節(jié)點。終端用戶無需關注底層資源競價與網(wǎng)絡拓撲，僅需以零售套餐或按量計費的雙邊協(xié)商方式購買所需的算力服務。當前產(chǎn)業(yè)實踐已初步呈現(xiàn)此類市場形態(tài)。例如，中國電信已通過整合跨區(qū)域異構算力資源，對外提供Token化算力服務，其所扮演角色的實質即為本文所定義的“算力聚合商”。
綠電—輸電權“打捆交易”
在算電協(xié)同市場體系中，輸電權是實現(xiàn)綠電物理溯源的關鍵。輸電權作為輸電線路及容量使用的權利憑證，為綠電物理溯源提供確切通道保證。為此，本文設計了一種物理輸電權交易機制，將電力傳輸權利轉化為具備物理可追溯性的綠色通道憑證。
市場主體為新能源發(fā)電商、算力提供商（數(shù)據(jù)中心園區(qū)），以及作為平臺方的電網(wǎng)公司。其中，算力提供商代理其下屬數(shù)據(jù)中心購買綠電及相應輸電權。交易標的定義為“綠電—通道捆綁單元”，其不再是單一的傳輸容量，而是與特定綠電中長期交易合同深度綁定的物理輸電權利。此標的界定了新能源注入節(jié)點、算力負荷用電節(jié)點以及預期的物理路徑，確保了輸電權具有排他性的物理執(zhí)行力，為小時級的綠電物理溯源提供了關鍵的底層支撐。
算力提供商同時參與綠電交易與輸電權交易。其中，綠電交易價格反映電能量價值和環(huán)境權益價值，輸電權交易結果反映綠電從發(fā)電節(jié)點到數(shù)據(jù)中心用電節(jié)點的物理通道占用關系。二者“打捆交易”，可將綠電環(huán)境價值和綠電可溯源性共同納入算力資源配置過程，形成市場化信號引導算力任務向綠電可供給、通道可支撐的算力節(jié)點遷移。此外，需建立綠證—輸電權耦合的溯源體系支撐此機制，將輸電權的物理輸電屬性與綠證關聯(lián)。只有獲得足額物理通道保障的綠電消費，方可獲準在溯源端認證為零碳算力。電網(wǎng)的物理傳輸約束將轉化為綠電認證的剛性上限，確保了物理層面的可執(zhí)行性與環(huán)境價值的真實性。
算電協(xié)同機制設計
考慮到電網(wǎng)調度運行，以及數(shù)據(jù)中心任務流、業(yè)務數(shù)據(jù)和內部調度策略等算力網(wǎng)內信息不宜外部共享的特征，本文設計一種基于可認證綠電功率上限的算電協(xié)同機制。在此機制下，電力交易中心承擔可認證綠電功率上限確定以及綠色屬性核算的功能。電力交易中心基于電力市場交易與電網(wǎng)運行信息形成面向數(shù)據(jù)中心及算力聚合商的可認證綠電上限約束信號，不介入算力任務分解、遷移及執(zhí)行過程。
圖2 基于可認證綠電功率上限的算電協(xié)同機制設計
在此算電協(xié)同機制中，電力交易中心的核心職能是綜合綠電交易形成的分時段功率曲線、輸電權交易結果以及電網(wǎng)運行狀態(tài)，發(fā)布“可認證綠電功率上限”。其中，“可認證綠電功率上限”定義為數(shù)據(jù)中心園區(qū)在各時段內可被物理溯源并獲得綠色屬性認證的最大用電功率，是綠電交易結果、輸電權約束與電網(wǎng)運行狀態(tài)共同作用下，用電節(jié)點可獲取的綠電功率上限。具體而言，電力交易中心首先根據(jù)綠電交易結果確定算力提供商在各時段的可認證綠電上限初始值；其次結合輸電權交易結果校核其對應綠電來源、用電節(jié)點及輸電通道占用關系；最后根據(jù)電網(wǎng)實時運行狀態(tài)、輸電斷面約束和新能源實際出力，動態(tài)修正可認證綠電功率上限，并同步提供給節(jié)點對應的算力提供商以及持有相關容量塊使用權的算力聚合商。
在算力側，算力提供商依據(jù)該功率上限組織節(jié)點內部物理資源池化與算力容量供給，其在可認證綠電功率上限范圍內的實際用電，可被認定為具備物理溯源基礎的綠電。算力聚合商并不直接控制具體服務器等物理設備，而是基于所持有的、具有節(jié)點歸屬的標準化算力容量塊，在滿足綠電應用需求和服務水平協(xié)議的前提下，自主安排任務執(zhí)行時序、節(jié)點分配與負載遷移，無需向電力側上傳具體任務流、用戶業(yè)務數(shù)據(jù)或內部調度策略。
在協(xié)同認證方面，構建基于結果溯源的綠色價值認定體系。電力交易中心對計量獲得的真實功耗曲線與預先發(fā)布的可認證綠電功率上限進行時空對齊與交叉比對。若數(shù)據(jù)中心節(jié)點實際用電負荷未超過對應時段的可認證綠電功率上限，且其綠電交易結果與輸電權覆蓋范圍能夠滿足物理溯源要求，則可判定該部分用電使用了可溯源綠電。對于算力聚合商，其綠色算力服務認定基于其所持容量塊的節(jié)點歸屬、任務執(zhí)行記錄與節(jié)點側綠電認證結果進行對應核算。隨后利用區(qū)塊鏈技術自動生成具備物理公信力的綠色算力證明，實現(xiàn)綠色能源環(huán)境價值在算力層面的認證。
結語
本文提出的“綠電—輸電權—算力資源”協(xié)同交易機制，旨在通過市場化手段打破能源流與信息流的物理壁壘，構建算力資源與電力調度深度融合的新架構。該機制通過標準化算力容量塊與綠電—輸電權“打捆交易”的創(chuàng)新設計，實現(xiàn)了異構算力資源高效配置，在物理層面為算力負荷參與電力系統(tǒng)調節(jié)提供了可靠的溯源支撐。基于可認證綠電功率上限的算電協(xié)同機制，由電力交易中心將綠電交易曲線、輸電權交易結果與電網(wǎng)運行狀態(tài)轉化為面向數(shù)據(jù)中心用電節(jié)點的分時段可認證綠電功率上限，算力聚合商則基于具有節(jié)點歸屬的標準化算力容量塊自主編排算力任務，支撐算力負荷綠電應用，為解決綠電與算力負荷錯配難題提供新途徑。
