来源：环球网
【环球网报道 记者 齐琛冏】伴随“东数西算”工程的实施，推动数据资源作为新型生产要素的充分流通和使用，“算力+能源”融合发展成为构建新型电力系统的必然要求。随着能源互联网、工业互联网的发展，算力与电力正在形成相互支撑、协同发展的新态势。在4月24日下午举办的清华大学能源互联网创新研究院成立九周年院庆暨第二届能源智库高质量发展论坛（下称“论坛”）上，多位能源智库专家分析了算力基础设施的发展趋势、面临的挑战，并探讨了算力基础设施运行更低碳的技术方案。
为响应加快全国一体化算力网的国家战略，服务算力与绿色能源协同建设，打造中国式现代化的数字基座，清华大学能源互联网创新研究院成立“算力—电力协同研究团队”，并于当天揭牌。清华大学电机系系主任、清华大学能源互联网创新研究院院长康重庆表示，将延续以智库研究为引领科学研究的模式，带动产业发展，积极服务国家战略，开拓更绿色、更智能、更广阔的新能源的未来。
“算力+能源”融合发展成为必然趋势
2023年，算力产业发生了深刻变化。从ChatGPT到“百模大战”，带动算力需求快速上涨，相关数据显示，中国人工智能算力规模年复合增长率达52.3%。以算力为核心融合大数据、人工智能等新兴技术，与智慧能源、智慧城市等领域协同联动。
算力是数字经济时代的新型生产力。国网北京电力公司政策分析处处长刘畅科普了算力的基本概念：“通俗来讲，1P算力约等于200万台普通笔记本电脑的计算能力。算力中心可以理解为在原来的数据中心基础上增加了一些硬件设施，除了数据存储、管理、分析、交换，还可以对数据进行深度推理、运算，用一个比喻来说，原来的数据中心只会‘计算’，但是算力中心会‘计谋’。”
人工智能浪潮带来数据中心的算力需求呈指数级增长，然而，数据中心能耗需求大，是出了名的“能耗大户”“吃电巨兽”。
算力能耗到底是多少？刘畅介绍，可以把算力的能耗分为宏观、中观、微观三个等级。在最被大众关切的宏观层面，根据我国官方发布的数据，2022年我国算力增长为18万P，消耗2700亿度电，占当年全社会总用电量的3%，是当年电动汽车充电量的12倍，而且这个比例仍在扩大。“由此推算，按照目前我国每P算力每年消耗150万度电推算，2025年我国算力能耗为每年4500亿度电，届时算力将超越许多用能负荷成为主流负荷，因此研究电力与算力的关系非常重要。”
一方面，算力消耗大量的能源，另一方面，算力又可支撑能源数字化智能化发展。行业专家认为，“算力+能源”融合，将有效带动能源生产和消费模式创新，促进能源行业绿色低碳转型和能源产业高质量发展。工信部等6部门日前联合印发《算力基础设施高质量发展行动计划》，提出“算力+能源”，加快建设能源算力应用中心，支撑能源智能生产调度体系，实现源网荷互动、多能协同互补及用能需求智能调控。
时空不匹配，算力-电力协同布局仍待优化
“绿色低碳、安全可靠”是“绿色算力”目标。2023年12月，国家发展改革委等部门印发《关于深入实施“东数西算”工程 加快构建全国一体化算力网的实施意见》，提出目标，到2025年底，算力电力双向协同机制初步形成，国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%。《意见》还提出，充分发挥风光水电资源丰沛地区的优势，强化绿色低碳技术推广应用，提升数据中心绿电使用比例，增强绿色算力供给水平，进一步强化算力基础设施自主防护水平，确保算力基础设施安全可靠。
华北电力大学教授丁肇豪在论坛上分析，如何让算力基础设施、让数据中心更清洁更低碳地去运行，目前面临着诸多挑战。
他介绍，最明显的挑战就是数据中心和电力系统发展过程中导致的算力资源和清洁能源时空上存在不匹配关系。在空间上，数据中心分布在东部经济发达的沿海地区，和风、光、水资源富集的西部地区明显不匹配。在时间上，数据中心的在线任务与工作、生活比较一致，这与风光发电时间也存在明显的差异。
对于算力需求与能源资源分布日益呈现空间、时间不均衡态势，电力规划设计总院清洁能源研究院副院长饶建业在论坛上也提出相似的观点。“数据中心除了实时算力，还是温冷负荷，将实时要求很高的算力布局在中东部地区，但是温冷的数据负荷在西部布局的具有较大的空间和潜力。”他建议，算力节点布置时，除了从算力网络建设的角度考虑，也应考虑周边的能源供应，将算力与电力融合进行统筹优化布局。
工业绿色微电网让算力基础设施运行更低碳
丁肇豪认为，数据中心和电力系统具有协同优化的潜力，利用算力负载层面的灵活性，再加上空调、UPS等技术成熟的辅助服务设备的灵活性，基于电力系统的信号，一方面调节数据中心的用能特性，从而降低其碳排放和用能成本，反过来还可以将数据中心作为一种灵活资源为电力系统提供调节潜力，为数据中心带来辅助服务市场的收益。
记者了解到，阿里云数据中心和华北电力大学合作的“算力一电力协同”创新，在电力系统调峰信号的引导下，将阿里云南通数据中心的部分算力负载转移至张北数据中心，实现国内首次跨区域“算力一电力”优化调度实验。
清华大学能源互联网创新研究院研究员孟垚在论坛上作《工业绿色微电网：助力石化、钢铁及算力行业高质量发展》的主旨报告中介绍，智慧能源的管控系统、新型储能技术是算力行业高质量发展的几项关键能源技术。
一方面，数据中心能耗总量大且用能需求比较高，需要大量冷能来维护恒温恒湿的环境。另一方面，未来随着新能源的渗入，计算任务也要考虑伸缩、平移等特性，通过调整计算任务来实现与新能源处理特性的匹配，这就需要综合能源的管控系统实现信息流、电力流和热力流的协同优化。
数据中心的数据处理以及计算任务到达率都是随机发生的，因此需要新型储能发挥灵活调节特性，考虑数据中心的用冷需求，可以合理评估各种储能的条件能力，适当地采用UPS储能、蓄冷设备及锂电池，实现多类型储能的灵活调度运行。
孟垚介绍，现阶段由于数据中心的算力对可靠性要求较高，且算力相对紧缺，目前主要依靠绿电交易来实现算力的绿色化。未来随着城市算力网的建设及绿电供给水平的提升，算力出现富裕，数据中心的工业绿色微电网发展前景非常广阔。
