伴隨算力需求快速增長(zhǎng)，其高耗電、高散熱、高排放等問題日益凸顯，對(duì)能源電力帶來挑戰(zhàn)。國(guó)家先后出臺(tái)算力能源電力協(xié)同相關(guān)文件，近日國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局又發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“人工智能+”能源高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見》，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)算電協(xié)同應(yīng)用。算、電、熱、碳耦合緊密，四者協(xié)同優(yōu)化可釋放更大效能。
算—電—熱—碳協(xié)同的必要性
算力高速發(fā)展帶來“三高”壓力。當(dāng)前算力進(jìn)入高速增長(zhǎng)階段，人工智能推動(dòng)智算需求爆發(fā)，算力結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“智算引領(lǐng)、通算基礎(chǔ)、超算補(bǔ)充”特點(diǎn)。我國(guó)算力近5年平均增速近30%，2024年智算增速高達(dá)74%，遠(yuǎn)超通算的21%；IDC等機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2023~2028年我國(guó)通算、智算規(guī)模復(fù)合增速為18.8%、46.2%。依托超大型數(shù)據(jù)中心集群與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)，我國(guó)算力通道持續(xù)為多領(lǐng)域提供支撐，但“三高”問題突出。
高耗電：能源成為算力核心“生產(chǎn)要素”，剔除折舊后電費(fèi)占數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本60%以上；高散熱：智算用電波動(dòng)大，AI機(jī)柜功率密度飆升，2025年主流機(jī)架平均功率超15千瓦（為傳統(tǒng)機(jī)架8倍），散熱壓力劇增；高排放：全國(guó)數(shù)據(jù)中心二氧化碳排放總量已逼近部分傳統(tǒng)高耗能行業(yè)。
協(xié)同發(fā)展可緩解壓力。算—電—熱—碳協(xié)同是以新型電力系統(tǒng)為核心，通過數(shù)字化、智能化手段實(shí)現(xiàn)四要素深度融合，能將數(shù)據(jù)中心從“能耗黑洞”轉(zhuǎn)化為支撐新型電力系統(tǒng)與碳中和的靈活資源。政策明確多方面要求：推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同規(guī)劃以提高綠電占比，通過聯(lián)合預(yù)測(cè)、柔性控制提升源荷協(xié)同水平；加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心余熱資源回收利用；碳市場(chǎng)擴(kuò)圍（如廣東將新增數(shù)據(jù)中心納入范圍）、差別電價(jià)。
協(xié)同的核心價(jià)值。緩解供電壓力：智算負(fù)荷短時(shí)波動(dòng)大（瞬時(shí)可達(dá)90%）、“東密西疏”的算力分布與“西多東少”的電力資源錯(cuò)配，易加劇東部供應(yīng)緊張，協(xié)同配置（如算力設(shè)施西移）可減少跨區(qū)輸電投資。
提升新能源消納率：西部新能源資源豐富但本地消納能力有限，通過風(fēng)光基地與算力樞紐聯(lián)動(dòng)、分布式可再生能源與邊緣計(jì)算協(xié)同，可將算力中心打造成綠電消納主體。
增強(qiáng)調(diào)峰能力：算力任務(wù)（如AI訓(xùn)練）可延遲執(zhí)行、跨區(qū)遷移，如張北數(shù)據(jù)中心通過在低谷時(shí)段執(zhí)行訓(xùn)練任務(wù)，減少電網(wǎng)峰谷差12%；數(shù)據(jù)中心還可參與需求響應(yīng)，余熱存儲(chǔ)釋放進(jìn)一步降低電網(wǎng)保障容量需求。
算—電—熱—碳協(xié)同現(xiàn)狀
探索初顯成效。算力調(diào)度底座打通：工業(yè)和信息化部《算力互聯(lián)互通行動(dòng)計(jì)劃》明確2026年建全標(biāo)準(zhǔn)體系，目前已完成131家企業(yè)499個(gè)算力資源池標(biāo)識(shí)，華為昇騰實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，和林格爾數(shù)據(jù)中心具備“朝推夜訓(xùn)”調(diào)節(jié)能力。
地方試點(diǎn)落地：烏蘭察布源網(wǎng)荷儲(chǔ)項(xiàng)目配套風(fēng)光儲(chǔ)，可再生能源替代率達(dá)38.74%；青海能源大數(shù)據(jù)中心“以電定算”匹配清潔能源出力；蘇州太倉(cāng)產(chǎn)業(yè)園通過液冷等技術(shù)降能耗近36%；騰訊天津數(shù)據(jù)中心回收余熱供暖，年減碳4000噸。
潛力待釋放。算力調(diào)度價(jià)值：算力負(fù)載轉(zhuǎn)移成本低、速度快，如上海浦東臨港智算中心3分鐘內(nèi)將任務(wù)轉(zhuǎn)移至十堰，單機(jī)電負(fù)荷降75%，全國(guó)數(shù)據(jù)中心可提供超380萬千瓦可調(diào)負(fù)荷；余熱利用空間：數(shù)據(jù)中心90%電耗轉(zhuǎn)化為廢熱，北方地區(qū)可回收余熱總量約10吉瓦（理論支持3億平方米供暖），全年減少二氧化碳排放1.6億噸；綠電需求缺口：國(guó)家要求樞紐節(jié)點(diǎn)新建數(shù)據(jù)中心綠電占比達(dá)到80%。但存量數(shù)據(jù)中心綠電比例低，2025年全國(guó)數(shù)據(jù)中心綠電需求約600億千瓦時(shí)；節(jié)能降碳空間：2035年中國(guó)數(shù)據(jù)中心碳排放將占全國(guó)碳排放總量的2%~4%，跨區(qū)域轉(zhuǎn)移負(fù)載可減碳0.05~0.34千克/千瓦時(shí)。
深度協(xié)同受阻。標(biāo)準(zhǔn)缺失：算力中心在技術(shù)架構(gòu)、接口標(biāo)準(zhǔn)差異大，核心場(chǎng)景規(guī)范空白，影響系統(tǒng)可靠性。
技術(shù)壁壘：電、算、熱三張網(wǎng)技術(shù)體系迥異，多領(lǐng)域集成難度大，協(xié)同技術(shù)難題待攻克。
主體博弈：參與方利益訴求不同、權(quán)責(zé)邊界模糊，缺乏利益分?jǐn)偱c隱私保護(hù)機(jī)制。
市場(chǎng)脫節(jié)：算、電、熱、碳市場(chǎng)銜接性不足，價(jià)格信號(hào)聯(lián)動(dòng)弱，缺乏激勵(lì)機(jī)制激發(fā)參與積極性。
算—電—熱—碳協(xié)同路徑
規(guī)劃及標(biāo)準(zhǔn)先行。制定協(xié)調(diào)發(fā)展頂層規(guī)劃，明確四要素布局與目標(biāo)；建立協(xié)同統(tǒng)一協(xié)議接口標(biāo)準(zhǔn)（如算力調(diào)度與電網(wǎng)通訊協(xié)議）；出臺(tái)調(diào)控技術(shù)、碳核算、余熱利用等相關(guān)規(guī)范。
助推技術(shù)創(chuàng)新。挖掘算—熱—碳全鏈條互動(dòng)潛能；構(gòu)建多部門參與的全要素協(xié)同平臺(tái)，打通信息孤島；突破高效熱能管理、降碳及安全保障技術(shù)，形成全生命周期安全體系。
構(gòu)建商業(yè)生態(tài)。完善綠電交易與碳市場(chǎng)機(jī)制，降低綠電獲取成本；建立余熱交易平臺(tái)，探索共享模式；設(shè)計(jì)算、電、碳、熱市場(chǎng)價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制，推出“綠電算力套餐”；創(chuàng)新需求響應(yīng)、虛擬電廠等商業(yè)模式，提供綠色金融支撐；建立利益分配機(jī)制，推動(dòng)跨行業(yè)等深度合作。
優(yōu)化生產(chǎn)安排。開展算電協(xié)同規(guī)劃，引導(dǎo)算力資源合理配置；優(yōu)化調(diào)控策略，推動(dòng)算力負(fù)荷參與調(diào)峰調(diào)頻；利用棄風(fēng)棄光時(shí)段啟動(dòng)離線計(jì)算，波動(dòng)時(shí)遷移非實(shí)時(shí)任務(wù)，保障電網(wǎng)穩(wěn)定。
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