算力之爭在電力“綠保穩(wěn)”

　　今年以來，中國AI、算力的異軍突起，推動著全球科技格局的變化。在當下的大國競爭中，AI、算力已成為無形的、至關重要的戰(zhàn)略資源。

　　此前《人民日報》通過專訪任正非對外釋放信號，其中也提及，AI競爭的背后，要有充足的電力、發(fā)達的信息網(wǎng)絡。而從全球視野看，中國有這樣的優(yōu)勢。這與“AI的盡頭是算力，算力的盡頭是電力”這一行業(yè)流行語所傳達的意義也不謀而合。

　　算力“吃電”何解?

　　近年來，在國家“東數(shù)西算”工程和AI大模型技術應用的雙重驅(qū)動下，全國算力產(chǎn)業(yè)的用電需求呈爆發(fā)式增長。浙江作為數(shù)字經(jīng)濟大省，上揚趨勢明顯。

　　據(jù)統(tǒng)計，浙江2024年算力產(chǎn)業(yè)總耗電量大約是48億千瓦時，同比增長率超過13%，明顯高于浙江去年全社會用電量的增長率9.5%，包括全社會最大負荷增長率7.5%。

　　隨著以阿里和杭州六小龍等為代表的一批人工智能產(chǎn)業(yè)不斷升溫，今年1至6月，浙江省算力中心用電量26.1億千瓦時，同比增長達26.3%。

　　一邊是用電量的增長，一邊是對用電高可靠性的要求。數(shù)據(jù)中心對供電的可靠性和電壓的穩(wěn)定要求更高，一旦出現(xiàn)電力中斷或波動，將導致計算任務中斷、數(shù)據(jù)丟失，甚至設備損壞，造成巨大的經(jīng)濟損失。

　　據(jù)浙江省電力負荷管理中心專家孫鋼介紹，在電力供應方面，針對數(shù)據(jù)中心，也有一些有別于其它行業(yè)的方式。目前，浙江全省各地電網(wǎng)企業(yè)都在探索有效的保障手段和措施，在技術層面提升配電自動化水平，提升數(shù)據(jù)中心配電網(wǎng)絡故障的及時預警和處置能力，在管理層面嘗試“電算協(xié)同”發(fā)展路徑，推動數(shù)據(jù)中心和電網(wǎng)規(guī)劃的深度結合。

　　同時，國網(wǎng)浙江電力也在加快推動改建一些變電站，提升杭州未來科技城、寧波北侖工業(yè)區(qū)等多個算力集群供電能力。目前，浙江110千伏及以上供電的數(shù)據(jù)中心，已全部實現(xiàn)雙電源接入的可靠供電。

　　降耗也成剛需

　　對數(shù)據(jù)中心而言，除了保障供應，節(jié)能降耗也是剛需。

　　浙江省能源大數(shù)據(jù)中心專家王彥波介紹，目前用于評價數(shù)據(jù)中心能源效率的核心指標是PUE(Power　Usage　Effectiveness，電能利用效率)。PUE=數(shù)據(jù)中心總能耗/IT設備能耗，其中數(shù)據(jù)中心總能耗包括IT設備能耗和制冷、配電等系統(tǒng)的能耗。PUE值大于1，當它越接近1時，表明IT設備耗電占比越高，制冷、供配電系統(tǒng)等非IT設備的耗電占比越低，能源利用效率越高。目前浙江省的數(shù)據(jù)中心平均PUE值是1.57。

　　PUE的變化受環(huán)境、技術、管理等多因素綜合影響，和與IT設備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)的耗電等都有關。

　　以制冷系統(tǒng)為例，溫濕度等氣候條件和季節(jié)變化會直接影響到數(shù)據(jù)中心的制冷需求。比如浙江的緊水灘綠色數(shù)據(jù)中心，利用水庫深層的低溫水供冷，規(guī)劃設計的PUE值可達1.13，阿里仁和數(shù)據(jù)中心采用巴拿馬電源直流供電方案，功率模塊效率達98.5%，再疊加先進的制冷方式，PUE可達1.09。

　　國網(wǎng)浙江電力服務數(shù)據(jù)中心綠電交易，促進碳排雙控，并實現(xiàn)對全省183家數(shù)據(jù)中心的電量、負荷的動態(tài)監(jiān)測。基于這些動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可為數(shù)據(jù)中心運營主體制定精準負荷調(diào)控策略，還可協(xié)同重點數(shù)據(jù)中心開展彈性用能方案制定，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的用電模式。

　　與此同時，做好時空“平衡”也非常關鍵。如“東數(shù)西算”在西北等綠電資源豐富的地域布局更多數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)空間平衡達到降耗。通過配置光伏儲能設備等，數(shù)據(jù)中心本身也可變成一個可調(diào)節(jié)負荷的“虛擬電廠”，經(jīng)由時間上的錯峰平衡，為電網(wǎng)用電高峰期提供柔性支撐。

　　此外，在阿里云能源行業(yè)首席架構師黃振眼里，AI不是能耗的負擔，反而是節(jié)能的引擎。“GPU是比CPU更加省電和省能的。為什么我們感到電在不斷增長，是因為還沒有徹底由CPU為主的計算模式，轉(zhuǎn)到以GPU為主的模式。當這個轉(zhuǎn)變完成之后，AI反而能帶來數(shù)據(jù)中心的節(jié)能。”

　　算力“含綠量”在上升

　　目前，浙江算力產(chǎn)業(yè)用電量占全社會用電量的比重約為1.2%，還較低。但業(yè)內(nèi)專家認為，未來幾年，隨著數(shù)字經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，浙江算力需求將呈現(xiàn)“量級躍升、密度倍增”的趨勢。

　　以大模型為例，訓練單次所需的算力相當于傳統(tǒng)AI任務的數(shù)百倍。這背后帶來的電力需求，也會有同步增長趨勢，這將對電力供應的穩(wěn)定性和綠色化提出更高要求。

　　王彥波表示，在“雙碳”目標推動下，未來算力需求將呈現(xiàn)“總量增長但結構優(yōu)化”的趨勢。碳排雙控也會倒逼行業(yè)變革，促使企業(yè)轉(zhuǎn)向低碳技術。數(shù)據(jù)中心的發(fā)展必然朝著綠色化、低碳化發(fā)展，單位算力的“含綠量”會明顯增加。

　　去年，國家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局聯(lián)合印發(fā)《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》，明確到2025年底，全國數(shù)據(jù)中心整體上架率不低于60%，平均電能利用效率降至1.5以下，可再生能源利用率年均增長10%等一系列目標。

　　今年，國家能源局還提出了國家樞紐節(jié)點新建數(shù)據(jù)中心綠電占比達到80%的目標。

　　孫鋼也認為，在能源結構方面，應用綠電是數(shù)據(jù)中心用能的長遠方向，通過風光新能源建設滿足數(shù)據(jù)中心的綠色電力需求，通過抽水蓄能電站解決風光等新能源的波動性和間歇性，保障數(shù)據(jù)中心的綠電需求。

　　當前，浙江正在全力促進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，除了光伏、陸地風電、抽蓄等，海上風電建設也在加速進行。隨著中遠期深遠海風電場址研究的開展，華東深遠海風電母港的加快建設，未來千億級海上風電產(chǎn)業(yè)的集群也將推動能源轉(zhuǎn)型再上新臺階。

　　從企業(yè)實踐看，“算力-綠電”結合也兼具經(jīng)濟性和降碳效益。“我們在青海西寧投入機房，因為當?shù)乇旧砭G電占比達95%，從運營成本、投資產(chǎn)品來說，就降了20%至30%，縮短了大概兩到三年的投資回報率。”黃振在采訪中說道。

　　他山之石可攻玉

　　當前，國外在算力與電力協(xié)同發(fā)展方面已有諸多可借鑒的經(jīng)驗。如歐盟通過“行業(yè)耦合”模式整合儲能、虛擬電廠等技術，提升電網(wǎng)靈活性;美國科技巨頭采用自建電源、綠電直供等方式降低電網(wǎng)壓力;德國建立“平衡結算單元”機制，將算力負荷動態(tài)納入電力調(diào)度體系。

　　微軟都柏林數(shù)據(jù)中心的不間斷電源(UPS)通過技術改造，可實現(xiàn)與電網(wǎng)的實時交互，深度感知市電供電的質(zhì)量。一旦頻率或者電壓出現(xiàn)波動，超出預置范圍時，就能夠啟動開關臨時進行充放電，保證供電連續(xù)性和質(zhì)量。

　　不論是“算電協(xié)同”，還是綠電的加持，算力與電力的“綁定”關系，已然愈加清晰。

　　朝著安全、綠色與經(jīng)濟的方向，未來，國網(wǎng)浙江電力也將繼續(xù)加快實施能源綠色低碳發(fā)展和保供穩(wěn)價工程，加強協(xié)同布局，針對當前在建大型數(shù)據(jù)中心做好區(qū)域電網(wǎng)、變電站等配套電力設施補強，中遠期加強算力基礎設施與核電、海上風電、光伏等綠色能源協(xié)同布局，加強算電一體開發(fā)，優(yōu)化用電成本。

　　在黃振看來，從長遠的競爭格局而言，電力算力息息相關，算力最終的邊際成本就是電力。“從眼下看，美國在這方面也有一定優(yōu)勢，因為它的綜合能源成本要比我們低，但從更長遠來看，中國的制造業(yè)突出，把光伏風電都做到世界第一，規(guī)模化會帶來成本下降。”

　　黃振認為，算力的真正優(yōu)勢，就在于現(xiàn)有的新能源制造業(yè)規(guī)模化，帶來更低的成本，最終達到超越像美國這些傳統(tǒng)靠資源稟賦得到能源低價的國家，從而形成中國自身獨特的算力優(yōu)勢。

　　也可見，浙江正在推進的“綠保穩(wěn)”工程，非省與省競爭的一域之策，更非迎峰度夏、度冬的一時之計，而是破解能源“不可能三角”的探索之道，更是關系國際競爭成本優(yōu)勢和算力優(yōu)勢的國家戰(zhàn)略性政策。