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12月5日,在国务院新闻办公室举行的外媒交流会上,国家能源局新闻发言人介绍算力相关用电情况时说,我国电力供应保障充足,算电协同发展潜力巨大,完全能够支撑人工智能产业的快速发展需求。
随着算力需求迅猛增长,“算力的尽头是电力”已成为行业共识。在“双碳”目标背景下,算力产业作为高耗能产业,向绿色低碳转型也成为必然趋势。如何在保障电力可靠供应的同时大幅提升绿电占比,成为关键课题。电网作为连接能源生产与算力消费的枢纽,当下正通过技术创新与业态服务,将绿色电力精准、可靠、高效地转化为算力支撑。
算力用电快速增长,电力供应保障可靠
近年来,人工智能的崛起带来巨大的用电需求。数据显示,今年1~10月,我国互联网数据服务用电量同比增长43%。国家能源局新闻发言人表示,随着中国现代化的推进,全社会用电量本身就在刚性、较快地增长。其中,人工智能和算力是个重要拉动因素,对电力规划和能源发展提出了更高要求。中国信息通信研究院预测,到“十五五”末,我国算力中心用电量将从2024年的1660亿千瓦时增长至4000亿~7000亿千瓦时。
值得关注的是,算力用电量快速上升的背后,其具体结构和影响因素也在发生深刻变化。国网能源研究院能源数字经济研究所高级研究员刘键烨表示:“‘十五五’的算力基础设施用电,主要受算力规模、人工智能技术发展、芯片技术进步、综合能源控制水平、市场需求波动、企业运营决策等多个方面的影响。”他进一步举例说明,企业对算力基础设施的运营管理,以及算力任务的可中断性、可调节性等特性,都会在一定程度上影响实际用电水平。
面对如此庞大且持续增长的电量需求,一个关键问题随之浮现:我国的电力系统,能否高质量承担算力时代能源消耗的支撑任务?
答案是肯定的。作为数字时代全社会发展的重要基础设施,我国电力系统持续创新、快速发展,已为算力“用好电、用绿电”构建起坚实的保障体系。
目前,我国跨区跨省输电能力已超4亿千瓦,有力支撑了“东数西算”和“西电东送”战略协同。国家电网有限公司已建成世界上输电能力最强、新能源并网规模最大的电网。截至2024年年底,国家电网经营区新能源发电累计装机容量达11.4亿千瓦,占经营区发电总装机的43.3%。
在供电保障模式上,我国算力中心普遍采用双电源乃至三电源供电。电网企业长期坚持“电力先行、适度超前、电等算力”的建设理念。从当前的算力增速与电网保障能力来看,相关专家表示,以现有的保电力度和系统弹性,算力用电整体处于电力系统的可承受范围之内。
强化电力规划预测,响应算力发展需求
随着算力规模持续快速增长,其对电力系统稳定供电的要求日益凸显,也对电力规划提出了更高层次、更精细化的系统性要求。要更好支撑算力的未来发展,电网规划既要有统筹全局的“大局观”,也要有精准施策的差异化布局。
在这一系统性布局中,电力安全保供始终是支撑算力可持续发展的基础与前提。“未来算力的用电增量将远高于其他行业,应有长远的安全保供考量。”北京理工大学机械与车辆学院能源与动力工程系副教授王永真表示,在充分考虑算电协同甚至算电热碳等更多主体协同的情况下,应推动数据中心算力弹性和电网弹性的互补,提高各类基础设施的利用率。
一方面,算力发展不是孤立的能源消耗问题,而是涉及多要素的系统工程。“在规划层面,可以强化算力中心选址要素建设,提前整合电力、土地、网络等一体化配套要素资源。”中国信息通信研究院云计算与大数据研究所数据中心部高级业务主管杨硕进一步建议,应鼓励电力基础设施预建和提前配置,包括提前布局特高压通道、预留变电站容量、规划绿电配套建设方案等,确保可快速承接新增算力需求。
另一方面,仅有全局谋划还不够。算力布局与电力支撑还需因地制宜、精准匹配。杨硕认为:“算力产业以需求为核心导向,算力布局需匹配差异化的电力支撑策略。”具体而言,核心城市可依托电网升级优先保障高端算力的用电需求,周边区域应强化电力基础设施配套,中西部地区则可围绕算力枢纽加强电网基建,形成梯次化、互补化的电力支撑体系。
精准的负荷预测能力是实现差异化布局的基础。冀北电力经研院“算力-电力协同”研究团队应用“算力-电力关联计算模型”,将数据中心的负荷识别精度提升至94%以上,预测到“十五五”末,冀北地区数据中心标准机架规模将达290万架,用电负荷将达730万千瓦,并据此提前规划了廊坊东、燕郊西等500千伏变电站项目。这些预测技术,如同为规划赋予了“清晰的洞察力”,让算力的供电支撑策略更精准落子。
国家能源局表示,正在开展的“十五五”能源电力规划中充分考虑了算力用电需求,统筹人工智能各种应用场景和用电特性,精细预测用电增长,相应部署电力保障任务。随着预测更精准、规划更系统、协同更深入,电力和算力深度协同,将带来更广阔的绿色增长空间,激发高质量发展新动能。
推动电算多维协同,创新实践持续落地
当前,我国算力总规模已稳居世界前列,算力高速增长的同时也带来能源消耗和温室气体排放压力。如何通过电力系统与算力系统的协同优化,提升数据中心绿电使用水平、实现算力绿色可持续发展,也成为业界关注的重要课题。
在政策方面,为了应对上述挑战,国家持续完善政策顶层设计,推动电力与算力深度融合。2023年12月发布的《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,到今年年底,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%。2024年8月发布的《加快构建新型电力系统行动方案(2024~2027年)》明确提出,要提升算力与电力协同运行水平,提高数据中心绿电占比。
在政策引导下,电算协同已成为实现算力绿色发展的关键路径。电算协同指通过数字化技术、智能算法和通信网络,将算力基础设施与电力系统进行有机整合,通过智能化调度实现算力资源与电力资源的动态匹配与优化配置。
“电算协同可将算力中心闲时的电力资源、负荷转移的调峰调频能力及新能源电量消纳潜力纳入电力供需体系,进而实现电力市场、碳市场等多元主体协同发展。”刘键烨认为,其关键在于实现规划、建设、运行、市场、机制与产业间的信息共享与机制互动。他表示:“未来若能实现电力与算力调度指令的自动转换,通过任务调度与算力负荷的等效映射,将有效提升协同控制的精度与频率。”
目前,国家电网经营区域内电算协同的创新探索持续落地。在青海,全国首个省级清洁能源和绿色算力调度中心让算力任务响应新能源发电出力,既向企业输送绿色算力,也促进了新能源电量就地消纳。在上海,虚拟电厂电算协同技术完成验证,成功实现“上海-福建”智算百卡集群多任务算力跨省快速转移技术实测,将高耗能的算力任务转移到电力富余的外省节点,实现“算力跟着绿电走”。
与此同时,算电协同也为电力服务创新打开新空间。王永真建议,可通过价格激励机制、碳配额机制等激励算力企业更多参与电算协同。电网企业也可在算力集中区域发展综合能源服务,与多元能源供应商协同联动,构建区域级服务模式,更好支撑算力产业绿色可持续发展。
面向未来,绿色算力发展前景广阔,这不仅是技术演进的趋势,更是实现“双碳”目标的重要路径。电网企业进一步发挥枢纽平台作用,持续优化绿电调度、创新综合能源服务、推动算电协同机制建设,将为绿色算力提供更可靠、高效、低碳的电力支撑。
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