在碳中和背景下,解決算力增長帶來的能耗和碳排放問題變得尤為迫切。隨著全球產業數字化、智能化轉型升級趨勢進一步加深,尤其在人工智能技術進步的帶動下,算力已成為最受重視的戰略性生產力,市場需求快速攀升,預計未來五年內全球算力規模年均增速將超過50%。同時,由于算力產生于數據中心的運行,伴隨著大量的電力消耗,全球數據中心年用電量預計將從2022年的4600億千瓦時快速上升到2030年的7500億~2.3萬億千瓦時,對應年碳排放將達到約3.4億~10.4億噸二氧化碳。要在大力發展數字經濟的同時實現碳中和目標,必須實現算力增長與電力消耗碳排放的解耦。若算力發展能在未來進一步打破由傳統能源帶來的碳排放約束,實現規模化增長,算力驅動的數智化轉型將極大地賦能各行各業低碳轉型,繼而產生協同效應。
當前,國內外的算力發展速度均顯著快于電力基礎設施的規劃建設步伐,這既加劇了實現電力穩定供給的壓力,也為能源轉型帶來不小的挑戰。一方面,由于電力基礎設施具備規劃周期長、建設工程點多面廣等特點,輸配電網規劃建設節奏往往落后于數據中心,大量數據中心項目密集并網容易導致電網接入資源緊張。同時,數據中心建設呈現出的大型化和區域集聚化趨勢也加劇了對局部地區電網供電穩定性的沖擊。另一方面,全球有超過60%的發電量來自煤炭、天然氣等化石燃料,如果不改變現有發電結構,則需要增加煤電、氣電等機組的建設以滿足短期內快速增長的用電需求,進一步制約能源轉型進程。因此,只有通過促進算力、電力協同發展,打造清潔低碳、電網友好的數據中心電力消費模式,才能有效賦能數智化轉型和低碳轉型,實現雙贏。
最大化綠電供應是實現數據中心用能低碳化的重要抓手,應著力將數據中心打造成大規模綠色電力消納的創新場景。
規劃選址時考慮綠色電力可得性。優先選擇風、光、水等零碳電力資源富集的地區建設數據中心,通過利用當地清潔電網、電力直供、微電網等方式來就近消納綠色電力。如當地可再生能源資源稀缺,則優先考慮擁有跨省跨區綠電交易市場和省間通道充裕的地區,通過市場化的方式實現數據中心綠電供應。考慮到可再生能源出力的不穩定性,還可以通過結合雙路或多路供電以及多種能源互補的方式保障數據中心用電的安全、穩定。
多元化綠色電力采購方式。數據中心運營方應綜合考慮自身用電規模、所處項目階段、風險偏好、經濟效益、環境披露要求等因素,組合選擇場內分布式可再生能源、綠電專線直供、綠電交易、綠證交易等采購方式,加速實現電力供應的綠色化。
完善綠電、綠證交易制度。政府部門、電網企業、交易中心等相關方需要共同建立起常態化的綠證、綠電交易等市場機制,同時保證其中環境權益的唯一性、權威性、可溯源性,提高其在全球范圍內的認可度。在綠電供給較為緊張的地區,宜進一步暢通跨省跨區綠電交易機制,從而提高交易頻次、交易規模和輸電通道的可得性。
發展算力與電力系統的友好互動,有利于實現電網清潔化和數據中心用電低碳化的協同效應。
探索算電協同的最佳模式。企業需選拔專業技術人員對能源供應、算力調度、制冷等多個系統進行綜合管理,實時識別并獨立控制與實時業務邏輯耦合性較弱的部分靈活性資源,并在空間上能夠對所擁有的數據中心實現跨地區資源共享和最優配置。更重要的是,數據中心時空調度需要電力市場在設計上提供足夠的價格激勵信號,從而推動需求側靈活性資源常態化參與現貨、輔助服務、需求響應等市場機制,促進園區級和區域級的算電協同調度,實現算力價格和電力價格的交叉關聯。
規模化示范綠色數據中心和算電協同試點。數據中心主體應聯合當地新能源企業、電網企業積極打造數據中心源網荷儲全綠電直供實踐,可優先考慮在集中式或分布式可再生能源富集、國家算力樞紐節點地區進行示范,同時探索綠氫氨醇燃料電池、核能小堆等零碳供電新選擇。培育算電協同商業模式、總結管理運行經驗,以點帶面,促進推廣算電協同。
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