中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，算力是支撐國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新質(zhì)生產(chǎn)力，也是全球競爭的新焦點(diǎn)。2024年發(fā)布的《中國綜合算力指數(shù)》報(bào)告顯示，廊坊、張家口的算力指數(shù)分別居全國第一、第二。而張家口作為“東數(shù)西算”工程京津冀國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，已建成投運(yùn)國家重點(diǎn)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目37個(gè)，服務(wù)器超172萬臺(tái)，算力規(guī)模達(dá)到3.01萬P，居河北省首位，成為我國大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度最快的地區(qū)之一。
數(shù)據(jù)中心是承載算力、發(fā)展人工智能的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，具有高能耗的特性。在加快發(fā)展新一代人工智能和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的雙重驅(qū)動(dòng)下，算力和綠色電力（以下簡稱綠電）的協(xié)同發(fā)展是大勢所趨。
希冀《綠電漫談》第1期，將帶你解鎖算力變“綠”的探索之旅，跟隨綠電足跡翻開算力產(chǎn)業(yè)低碳變革的新篇章。
岳昊 國網(wǎng)冀北電力高級(jí)專家、教授級(jí)高工
他作為國網(wǎng)冀北經(jīng)研院“算力-電力協(xié)同”研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，長期從事電網(wǎng)規(guī)劃、信息技術(shù)交叉學(xué)科研究。面對(duì)“雙碳”目標(biāo)要求和算力快速增長趨勢，其團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展算力-電力協(xié)同研究，通過科學(xué)預(yù)測算力用電需求，協(xié)同規(guī)劃布局算力、電力基礎(chǔ)設(shè)施，著力破解高比例新能源電網(wǎng)與大型數(shù)據(jù)中心集群協(xié)同優(yōu)化難題，助力新型電力系統(tǒng)構(gòu)建和新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。
Q1
為什么在數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)中，綠電如此重要？
近年來，人工智能的崛起帶來巨大的用電需求。DeepSeek-V3僅一次訓(xùn)練的耗電量為108.7萬度電，相當(dāng)于我國約360個(gè)家庭一整年的生活用電量，按照最新全國電力平均二氧化碳排放因子計(jì)算，將產(chǎn)生約583噸碳排放，而ChatGPT-4一次訓(xùn)練將產(chǎn)生8692噸碳排放，兩者分別相當(dāng)于106輛和1580輛油車一年的碳排放量。
研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合數(shù)據(jù)中心報(bào)裝需求和預(yù)測模型，預(yù)計(jì)冀北地區(qū)2030年算力負(fù)荷將達(dá)到730萬千瓦、占最大負(fù)荷17.4%，用電量將達(dá)到391-489億千瓦時(shí)，占全社會(huì)用電量的14.6-17.6%。
“AI的盡頭是算力，算力的盡頭是電力”，面對(duì)人工智能、大數(shù)據(jù)這種“無煙囪”的高耗能、高碳排放行業(yè)，綠色電力顯得尤為重要。
Q2
算力變“綠”的關(guān)鍵點(diǎn)是什么？
當(dāng)前，國家明確提出到2025年底，國家樞紐節(jié)點(diǎn)新建數(shù)據(jù)中心綠電占比達(dá)到80%。然而，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)仍面臨多重挑戰(zhàn)：算力負(fù)荷的快速增長不僅加劇了夏季用電高峰期的保供壓力，還因數(shù)據(jù)中心的密集并網(wǎng)和規(guī)模化聚合發(fā)展，導(dǎo)致電網(wǎng)接入資源日益緊張；與此同時(shí)，算力需求與新能源發(fā)電的波動(dòng)性存在結(jié)構(gòu)性矛盾，數(shù)據(jù)中心高比例使用綠電存在挑戰(zhàn)；此外，盡管綠電消費(fèi)需求旺盛，但靈活、多時(shí)間尺度的交易機(jī)制仍待完善。
破解這些難題的關(guān)鍵在于開展電力-算力協(xié)同優(yōu)化。首先需科學(xué)研判算力產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，動(dòng)態(tài)優(yōu)化電網(wǎng)規(guī)劃，明確建設(shè)周期與能效標(biāo)準(zhǔn)，為資源調(diào)配提供精準(zhǔn)依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，可依托數(shù)據(jù)中心的時(shí)空調(diào)節(jié)潛力，構(gòu)建雙向協(xié)同調(diào)度機(jī)制，通過電價(jià)信號(hào)引導(dǎo)算力負(fù)荷“移峰填谷”——既能在新能源大發(fā)時(shí)段提升綠電消納比例，又能降低企業(yè)用能成本。進(jìn)一步地，需加速綠電交易模式創(chuàng)新，開發(fā)多時(shí)間尺度的綠電匹配機(jī)制，降低數(shù)據(jù)中心用能成本，激勵(lì)企業(yè)主動(dòng)參與市場交易，提升綠電使用率。
Q3
電網(wǎng)布局如何走出第一步？
數(shù)據(jù)中心負(fù)荷井噴式增長，對(duì)我們電網(wǎng)可靠供電提出了更高要求，電網(wǎng)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)階段，就需要提前規(guī)劃布局。做好電網(wǎng)規(guī)劃的第一步，就是盡可能準(zhǔn)確地預(yù)測數(shù)據(jù)中心未來用電負(fù)荷。
數(shù)據(jù)中心作為一種新興的、快速發(fā)展的電力負(fù)荷，對(duì)于其歷史電量統(tǒng)計(jì)和未來電量預(yù)測，都沒有可借鑒的先例。主要有兩大難點(diǎn)，一是識(shí)別難，二是預(yù)測難。
Q4
如何解決數(shù)據(jù)中心負(fù)荷的“二難”問題？
識(shí)別難，在于數(shù)據(jù)中心既包含獨(dú)立報(bào)裝用戶，又涉及分散于教育、金融、政府、互聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)的內(nèi)部數(shù)據(jù)中心，由于尚未形成較為準(zhǔn)確的用電量統(tǒng)計(jì)規(guī)范，導(dǎo)致行業(yè)數(shù)據(jù)存在覆蓋不全、交叉重疊等問題，難以精準(zhǔn)評(píng)估實(shí)際用電規(guī)模及增長趨勢，制約電網(wǎng)規(guī)劃科學(xué)性。
針對(duì)該問題，研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合冀北地區(qū)數(shù)據(jù)中心負(fù)荷特性、行業(yè)分布等特征，綜合設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)中心篩查規(guī)則，依托電網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，實(shí)施大數(shù)據(jù)篩查。經(jīng)驗(yàn)證，該方法識(shí)別成功率超過94%，為研判數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)用電需求提供數(shù)據(jù)支撐。
預(yù)測難，在于數(shù)據(jù)中心包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等多個(gè)單元，用電環(huán)境復(fù)雜。對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行電量預(yù)測，通常需要輸入IT設(shè)備特征、分布信息等大量運(yùn)維參數(shù)，而關(guān)鍵數(shù)據(jù)往往缺失。面對(duì)算力基建加速現(xiàn)狀，亟需建立基于宏觀參數(shù)的快速預(yù)測模型。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新開發(fā)算力-電力關(guān)聯(lián)計(jì)算模型，通過將服務(wù)器復(fù)雜參數(shù)映射為可獲取的宏觀指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)用電需求高效測算。該模型可量化評(píng)估能效水平、設(shè)備利用率等要素對(duì)電力趨勢的影響，經(jīng)歷史數(shù)據(jù)驗(yàn)證兼具效率與精度，為區(qū)域數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)電力規(guī)劃提供決策工具。
Q5
如何通過“算力-電力雙向協(xié)同”促進(jìn)新能源消納？
算力負(fù)荷與傳統(tǒng)可調(diào)節(jié)負(fù)荷不同，它不僅能在時(shí)間上靈活調(diào)整用電需求，還能在空間上轉(zhuǎn)移電力消耗，是目前唯一無需依賴電網(wǎng)即可快速實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移的新型負(fù)荷類型。這種獨(dú)特的雙重調(diào)節(jié)能力，使其成為平衡電力供需的重要工具。
時(shí)間調(diào)節(jié)即“算力隨電力波動(dòng)調(diào)整”。對(duì)于數(shù)據(jù)分析、模型訓(xùn)練等對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的離線算力任務(wù)，可以通過調(diào)整任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，主動(dòng)匹配新能源發(fā)電的高峰期。例如，在風(fēng)力或光伏發(fā)電量充足的時(shí)段集中執(zhí)行這些任務(wù)，既能充分利用綠電，又能緩解電網(wǎng)的調(diào)峰壓力。
空間調(diào)節(jié)即“電力隨算力需求流動(dòng)”。對(duì)于需要即時(shí)響應(yīng)的在線算力任務(wù)（如電商交易、短視頻服務(wù)），則可通過跨區(qū)域調(diào)度，在不同地理位置的數(shù)據(jù)中心之間靈活分配任務(wù)。例如，當(dāng)張家口新能源發(fā)電量激增時(shí)，可將廊坊的部分算力需求轉(zhuǎn)移至張家口的數(shù)據(jù)中心，就近消納綠電，既降低輸電損耗，又提升新能源利用率。
行業(yè)觀察
首先得益于冀北新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。地處河北北部的冀北清潔能源基地是我國“十四五”規(guī)劃的九大清潔能源基地之一，風(fēng)、光資源豐富。截至目前，冀北清潔能源基地風(fēng)、光等新能源總裝機(jī)已達(dá)7584.54萬千瓦，裝機(jī)占比超74%。今年一季度，該地區(qū)新能源發(fā)電量達(dá)321.63億千瓦時(shí)，同比增長39.63%，占電源發(fā)電總量的55.94%。
電網(wǎng)建設(shè)格局基本滿足新能源增長需求。冀北清潔能源基地先后建成投運(yùn)張北柔性直流、張北—雄安特高壓交流、張北—?jiǎng)倮馗邏航涣鞯戎攸c(diǎn)工程。目前，已形成以特高壓為支撐、交直流電網(wǎng)融合發(fā)展的新能源送出格局，“三橫四縱”500千伏主網(wǎng)架。同時(shí)，“新能源+儲(chǔ)能+調(diào)相機(jī)”、構(gòu)網(wǎng)型新能源場站、虛擬電廠等一批新技術(shù)、新模式的落地應(yīng)用，有力推動(dòng)了源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等能源全要素的協(xié)調(diào)互動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)該基地新能源送出能力的持續(xù)提升。
綠電交易市場機(jī)制不斷完善。冀北綠電交易市場作為全國交易規(guī)模領(lǐng)先的綠電市場，2024年交易量突破280億千瓦時(shí)，交易量同比增長42.85%。為應(yīng)對(duì)激增的綠電需求，冀北交易公司協(xié)助政府構(gòu)建“政策錨定+市場牽引”雙輪驅(qū)動(dòng)機(jī)制，通過監(jiān)測新能源發(fā)電出力和市場供需波動(dòng)，逐步放開新能源入市比例，擴(kuò)大綠電供給。
