中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在數(shù)字經(jīng)濟(jì)潮涌與大模型井噴的時(shí)代，算力正如水、電一般，逐日成為現(xiàn)代社會(huì)賴以生存的稀缺資源?？梢哉f，誰擁有了算力的主導(dǎo)權(quán)，誰就捏住了面向人工智能的頭等船票。
這樣的時(shí)代巨浪下，我國的算力也已步入高速發(fā)展新階段。截至2023年底，我國提供算力服務(wù)的在用機(jī)架數(shù)達(dá)到810萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架，算力總規(guī)模居全球第二位。
在此過程中，構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)，更是應(yīng)對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要舉措。2022年2月，“東數(shù)西算”超級工程的啟動(dòng)，嘗試?yán)_下一個(gè)時(shí)代的序幕。今年的《政府工作報(bào)告》明確指出，2024年要適度超前建設(shè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，加快形成全國一體化算力體系。
在“東數(shù)西算”工程公布兩年之際，當(dāng)前我國算力網(wǎng)體系建設(shè)現(xiàn)狀怎樣？如何進(jìn)一步強(qiáng)化全國一體化算力體系？在推進(jìn)全國一體化算力體系建設(shè)的過程中，存在哪些難點(diǎn)堵點(diǎn)？就此，21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道將推出“算力網(wǎng)風(fēng)云”系列報(bào)道，圍繞中國算力一體化體系建設(shè)現(xiàn)狀、難點(diǎn)與堵點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)會(huì)等進(jìn)行全方位解讀。
專題第五篇聚焦中國算力與電力協(xié)同發(fā)展話題。當(dāng)前，我國算力與電力系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展水平亟待加強(qiáng)。數(shù)據(jù)中心能效管理、綠色評價(jià)機(jī)制有待優(yōu)化提升，“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”新型電力系統(tǒng)尚未很好應(yīng)用。如何統(tǒng)籌算力電力協(xié)同布局，促進(jìn)綠色算力發(fā)展，值得探討。
當(dāng)算力掀起風(fēng)暴時(shí)，業(yè)內(nèi)將這一產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的最大瓶頸定位為電力能源的供應(yīng)。
國際能源署預(yù)測，全球數(shù)據(jù)中心的用電量可能從2022年的460太瓦時(shí)飆升至2026年的1050太瓦時(shí)，在四年內(nèi)翻一番。且隨著未來深度學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)能力的進(jìn)一步提高，其對電力的需求將倍增式提升。
面對“比特”和“瓦特”之間可能出現(xiàn)的供需矛盾，提倡“算力電力協(xié)同發(fā)展”的呼聲在近兩年來響起。
更值一提的是，在提倡降低能耗的基礎(chǔ)上，業(yè)內(nèi)對于“綠色算力”發(fā)展期待越來越大。
“算力和電力的協(xié)同發(fā)展是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和提升社會(huì)能效的重要途徑，而綠色算力作為這一協(xié)同發(fā)展的核心，已經(jīng)成為未來發(fā)展的重要趨勢。”協(xié)鑫能科相關(guān)人士在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)指出。
算力或?qū)⒅貥?gòu)電力需求結(jié)構(gòu)
電力正在成為新的緊俏商品，AI數(shù)據(jù)中心正將電力需求的邏輯重構(gòu)。
2020年，OpenAI預(yù)訓(xùn)練GPT-3這樣的大語言模型參數(shù)達(dá)到1750億，需要將近130萬度電。而GPT預(yù)訓(xùn)練所需的參數(shù)已經(jīng)從1750億，提高至GPT-4的1.8萬億。再到GPT-5即將突破的10萬億，意味著只要生成式AI應(yīng)用的范圍越來越廣，耗電量只會(huì)節(jié)節(jié)攀升。
Meta首席執(zhí)行官扎克伯格今年5月在最新的采訪中提到，建造AI數(shù)據(jù)中心的算力GPU供應(yīng)緊張正在逐步緩解，但下一步電力將是發(fā)展瓶頸。“目前建立單一的數(shù)據(jù)中心功耗在50-150MW，如果發(fā)展到1GW級別的數(shù)據(jù)中心，將需要一整個(gè)核電站的發(fā)電機(jī)組為AI數(shù)據(jù)中心供電。”
這也意味著，除了芯片、算力的技術(shù)競爭之余，電力競爭也將重燃戰(zhàn)火。
高盛的一份報(bào)告顯示，2022年算力數(shù)據(jù)中心在美國電力需求占的比例僅為3%，但是到2030年將增加到8%，電力需求年復(fù)合增長率為2.4%。相比之下，過去20年數(shù)據(jù)中心發(fā)電量年復(fù)合增率不到0.5%。此外，該報(bào)告還預(yù)計(jì)，到2030年AI數(shù)據(jù)中心的電力需求將增長160%。
而在國內(nèi)，自“東數(shù)西算”概念提出以來，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的用電量增長同樣快速。國家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年，全國數(shù)據(jù)中心耗電量達(dá)到2700億千瓦時(shí)，為同期三峽電站累計(jì)發(fā)電量1036.49億千瓦時(shí)的兩倍以上，占全社會(huì)用電量約3%。
該比例可能會(huì)繼續(xù)增加。例如，在廣東和江蘇這樣的區(qū)域，數(shù)據(jù)中心的用電量增長預(yù)計(jì)將超過5%。
與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心規(guī)模正快速擴(kuò)展并轉(zhuǎn)移重心，由環(huán)渤海、長三角和珠三角地區(qū)轉(zhuǎn)向新疆、青海、內(nèi)蒙古、貴州等地。
聯(lián)想相關(guān)負(fù)責(zé)人在接受21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者采訪時(shí)表示，數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大和算力的持續(xù)增長，導(dǎo)致電力需求也急劇增加，這在未來將給電力系統(tǒng)帶來巨大供電壓力。另外，數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行通常持續(xù)且集中，造成電網(wǎng)負(fù)荷的尖峰，需要更精細(xì)的負(fù)荷管理和調(diào)度策略以平衡供需。
誠如“AI的盡頭是能源”，而目前，人們將未來解決算力電力需求的希望寄托在可再生能源的開發(fā)上。
今年5月1日，微軟（Microsoft）與布魯克菲爾德資產(chǎn)管理公司宣布，雙方已簽署協(xié)議，將投資100多億美元開發(fā)可再生能源發(fā)電能力，計(jì)劃到2030年在美國和歐洲建設(shè)10.5吉瓦的綠色產(chǎn)能，以滿足人工智能和數(shù)據(jù)中心日益增長的需求。
這是有史以來全球最大單筆的企業(yè)級清潔能源采購協(xié)議，使得微軟成為僅次于亞馬遜的第二大清潔能源企業(yè)買家。
根據(jù)最新的季度報(bào)告，谷歌、亞馬遜和微軟一季度共投資了400億美元，其中絕大部分都用在了提升數(shù)據(jù)中心的電力供應(yīng)上。
然而，一旦未來更多的可再生能源發(fā)電進(jìn)入電網(wǎng)，其對電網(wǎng)調(diào)度的要求將進(jìn)一步提高。
值得肯定的是，算力對于電力并非單向性索取。
通過多模態(tài)大模型、語言大模型和視覺大模型優(yōu)化電力系統(tǒng)，或應(yīng)用于場景調(diào)度運(yùn)行決策、源負(fù)荷預(yù)測、電力數(shù)據(jù)智能處理等案例，目前已經(jīng)在科技企業(yè)和能源企業(yè)之間出現(xiàn)。
“新型電力系統(tǒng)以數(shù)字信息技術(shù)為驅(qū)動(dòng)，以新能源為主體，是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的關(guān)鍵載體。算力與電力的結(jié)合能夠增強(qiáng)電力系統(tǒng)的‘可觀、可測、可控’能力，支撐系統(tǒng)的精準(zhǔn)感知和調(diào)節(jié)?！眳f(xié)鑫能科相關(guān)人士告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，算力作為新型生產(chǎn)力，與電力結(jié)合可以推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)模式的創(chuàng)新。“算力基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展需要電力的支撐，同時(shí)算力技術(shù)的發(fā)展也可以促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化升級?！?
綠色算力是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程
算力對于能源的巨大需求，必然伴隨著能耗問題。
根據(jù)業(yè)內(nèi)計(jì)算，在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營成本中，電費(fèi)占比可達(dá)到60%。數(shù)據(jù)中心的能耗主要集中在制冷系統(tǒng)和機(jī)柜設(shè)備，分別各占月約40%和45%。
因此，面對數(shù)據(jù)中心能耗“猛于虎”的趨勢，一場關(guān)乎算力產(chǎn)業(yè)的“能效革命”已經(jīng)掀起。綠色算力的概念應(yīng)運(yùn)而生。
什么是綠色算力？由中國信通院開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)聯(lián)合國內(nèi)多家IT、CT領(lǐng)域單位發(fā)布的《綠色算力技術(shù)白皮書（2023年）》，綠色算力是一個(gè)綜合性的概念，它涉及算力的生產(chǎn)、供給、服務(wù)等全過程的綠色低碳。具體來說，綠色算力即算力的綠色低碳追求，可通過融合推進(jìn)算力生產(chǎn)、算力運(yùn)營、算力管理、算力應(yīng)用等層次的綠色化來實(shí)現(xiàn)。
從技術(shù)角度上看，實(shí)現(xiàn)算力綠色化將主要圍繞供配電系統(tǒng)、制冷散熱系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)三個(gè)部分展開。其中，供配電系統(tǒng)方面連接能源供應(yīng)端，主要在于綠色消費(fèi)比例的提升；制冷散熱系統(tǒng)方面則對應(yīng)冷卻技術(shù)，目前以液冷技術(shù)普及度較高；儲(chǔ)能系統(tǒng)方面則關(guān)乎儲(chǔ)能設(shè)備，包括電化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能等。
“從推廣綠色數(shù)據(jù)中心，到加大可再生能源利用是當(dāng)前有效實(shí)現(xiàn)我國綠色算力發(fā)展的一些措施?！鄙鲜雎?lián)想相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，綠色算力的發(fā)展還離不開政策支持以及加強(qiáng)國際合作?！霸谡咧С址矫妫畱?yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，支持綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展，包括稅收優(yōu)惠、資金扶持等?！?
21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者注意到，截至目前，多地已經(jīng)明確布局綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)并加快推動(dòng)算力綠色發(fā)展。
西至青海，今年4月起，《青海省促進(jìn)綠色算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干措施》已正式實(shí)施。這份文件從綠電支撐、產(chǎn)業(yè)培育、金融支持、科技創(chuàng)新、人才引育、營商環(huán)境等六大層面予以產(chǎn)業(yè)扶持。例如，青海表示將依托其清潔能源資源優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)綠色算力產(chǎn)業(yè)用電80%以上的綠電用能保障，且對綠色算力企業(yè)執(zhí)行青海省綠電價(jià)格，并長期保持綠色算力企業(yè)用電價(jià)格處于全國較低水平。而在貸款層面，青海則對納入《綠色低碳轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄(2024年版)》的綠色算力產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，加大信貸投放力度，以優(yōu)惠利率給予融資支持。
東到上海，今年3月，上海市通信管理局等11個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)《上海市智能算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展 “算力浦江”智算行動(dòng)實(shí)施方案（2024-2025年）》亦提出，力爭到2025年，打造智算設(shè)施高效協(xié)同、智算要素自主可控、智算應(yīng)用融合泛在、綠色智算效能突出、智算生態(tài)安全開放的智能算力支撐體系。其中，在這一時(shí)間點(diǎn)上，上海市智算中心內(nèi)綠色能源使用占比力爭超過20%，液冷機(jī)柜數(shù)量占比超過50%。
不過，綠色算力并不止于綠電使用。
“作為一個(gè)系統(tǒng)性工程，綠色算力貫穿芯片、服務(wù)器、系統(tǒng)集、云服務(wù)、電力系統(tǒng)、儲(chǔ)能等多個(gè)主體環(huán)節(jié)。”一位提供算力服務(wù)的企業(yè)人士對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者表示，降低算力中心碳排放是現(xiàn)實(shí)問題，例如降低PUE值（電能利用效率）。“而使用綠電只是實(shí)現(xiàn)綠色算力系統(tǒng)性方法的構(gòu)成，這還要考慮配合儲(chǔ)能系統(tǒng)降低碳排放、廢棄物降低與處理、全生命周期硬件回收等等方面?！?
另外，技術(shù)創(chuàng)新依然是實(shí)現(xiàn)綠色算力的核心一環(huán)。
為降低能耗，目前業(yè)內(nèi)主攻的方向包括設(shè)備更新?lián)Q代、高效制冷技術(shù)應(yīng)用以及利用可再生能源與儲(chǔ)能手段實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)差以降低成本。
以液冷技術(shù)為例，其技術(shù)成熟可推動(dòng)液冷服務(wù)器的快速發(fā)展，加速液冷算力中心的普及，從而推進(jìn)綠色低碳算力中心建設(shè)。對此，賽迪顧問的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球數(shù)據(jù)中心平均單機(jī)柜功率將達(dá)到20kW以上，單機(jī)柜20kW一般認(rèn)為是風(fēng)冷可解的散熱極限，因此未來3~5年冷板液冷產(chǎn)品迎來快速發(fā)展期。
“人工智能應(yīng)用的興起將進(jìn)一步提升單機(jī)柜部署功率，浸沒相變液冷在未來的市場規(guī)模應(yīng)該會(huì)得到顯著提高?！痹摍C(jī)構(gòu)認(rèn)為。
