在人工智能與數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮推動下，算力正在成為繼土地、能源之后的新型關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。今年全國兩會期間，“算電協(xié)同”首次被寫入政府工作報(bào)告，提出建設(shè)超大規(guī)模智算集群、強(qiáng)化算力與電力系統(tǒng)的協(xié)同調(diào)度，這一表述標(biāo)志著算力問題已經(jīng)從單純的數(shù)字技術(shù)議題，進(jìn)入能源與基礎(chǔ)設(shè)施重構(gòu)的宏觀視野。

過去幾年，中國算力規(guī)模快速增長，大模型訓(xùn)練與智算中心建設(shè)帶來了前所未有的電力需求。越來越多的產(chǎn)業(yè)共識認(rèn)為，“算力的盡頭是電力”，算力布局、數(shù)據(jù)中心選址乃至區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，都開始受到電力成本與能源結(jié)構(gòu)的深刻影響。

在這一背景下，算力擴(kuò)張不僅是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施升級，也正在重塑電力系統(tǒng)的負(fù)荷結(jié)構(gòu)與空間布局。從西部新能源基地承接算力，到電網(wǎng)調(diào)度與算力調(diào)度逐步融合，新的“算電一體化”格局正在形成。本刊推出此文，試圖從電力視角觀察這一變化：當(dāng)算力成為高載能產(chǎn)業(yè)，新一輪用電版圖的重構(gòu)，或許已經(jīng)悄然開始。

文/康寧 白翠粉 何曉紅

作者供職于中國華電集團(tuán)有限公司戰(zhàn)略發(fā)展研究中心

算力增長與新能源消納疊加，算電協(xié)同從“選項(xiàng)”變?yōu)椤氨卮痤}”。

算力基礎(chǔ)設(shè)施具有供電要求高、用能成本敏感、綠色供能迫切、負(fù)荷特點(diǎn)鮮明等特點(diǎn)，是電力系統(tǒng)的重要負(fù)荷。近年來，全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，特別是生成式人工智能爆發(fā)式增長，算力能耗需求持續(xù)攀升。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021—2024年間全球算力規(guī)模年均增長達(dá)20%，2024年全球數(shù)據(jù)中心用電量4150億千瓦時，占總用電量的1.5%，2017年以來年均增長12%，是總用電量增長速度的5倍。

我國于2022年全面啟動建設(shè)提出實(shí)施“東數(shù)西算”工程，在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏8個地區(qū)布局國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，算力建設(shè)進(jìn)入快車道。

截至2024年底，我國算力總規(guī)模達(dá)280EFLOPS（每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)，F(xiàn)P32），僅次于美國居全球第二位，是“十三五”末的2.1倍，其中“東數(shù)西算”樞紐節(jié)點(diǎn)算力總規(guī)模占比70%以上。2024年全國數(shù)據(jù)中心總耗電1660億千瓦時，占全社會用電量的1.68%，近五年年均增速接近20%，高于6.4%的全社會用電量增速。

01

算力推動用電量激增

當(dāng)前，以大模型為代表的人工智能正在快速發(fā)展，模型訓(xùn)練所需數(shù)據(jù)量和參數(shù)規(guī)模均呈指數(shù)級增長，直接導(dǎo)致算力能耗大幅上升。以GPT系列模型為例，GPT-3單次訓(xùn)練耗電量為128.7萬千瓦時，而參數(shù)規(guī)模約為其10倍的GPT-4訓(xùn)練耗電量高達(dá)2400萬千瓦時，推理階段按每天響應(yīng)約1.95億個需求、每個請求耗電2.9瓦時計(jì)，每天耗電約56萬千瓦時。業(yè)界普遍流傳“AI的盡頭是電力”這一觀點(diǎn)，反映出了人工智能的高速發(fā)展將給能源電力供應(yīng)帶來新的挑戰(zhàn)。

從普遍意義上看，算力中心年用電量主要受算力規(guī)模、負(fù)載率、單位算力年用電量、電能利用效率等因素的影響，表示為：

年用電量=算力規(guī)?！霖?fù)載率×單位算力年用電量×電能利用效率

其中，算力規(guī)模表示算力每秒浮點(diǎn)運(yùn)算總次數(shù)，與算力能耗近似呈線性關(guān)系，2024年我國算力總規(guī)模為280EFLOPS。負(fù)載率表示實(shí)際運(yùn)行算力與總算力規(guī)模的比值，受限于商業(yè)模式不健全、算力質(zhì)量參差不齊等影響，我國算力整體負(fù)載率偏低，2024年僅為約30%。

單位算力年用電量表示在實(shí)際任務(wù)下單位算力每年的耗電量，受芯片架構(gòu)、算法、任務(wù)類型、計(jì)算精度等多因素影響。電能利用效率（PUE）表示算力中心總耗電量與IT設(shè)備耗電量之比，反映了冷卻、備用電源等算力輔助系統(tǒng)的耗能水平，2024年全國平均電能利用效率為1.46。

總體來看，算力規(guī)模和單位算力年用電量是決定算力能耗的基礎(chǔ)性因素，負(fù)載率和電能利用效率是算力能耗的調(diào)節(jié)性因素。此外，算力系統(tǒng)調(diào)度情況對于上述各關(guān)鍵因素水平也具有重要影響，科學(xué)合理調(diào)度算力負(fù)荷能夠有效提升負(fù)載率，降低單位算力用電量和輔助系統(tǒng)能耗，從而提升算力中心整體算效。

對2030年各影響因素趨勢進(jìn)行研判，算力規(guī)模、負(fù)載率、單位算力年用電量、電能利用效率水平均將穩(wěn)步改善。算力規(guī)模方面。以AI領(lǐng)域?yàn)槔?，全球AI算力需求目前正在以每3~4個月翻一番的速度增長，“十五五”期間在技術(shù)創(chuàng)新與AI深度賦能驅(qū)動下，算力規(guī)模預(yù)計(jì)迎來指數(shù)級提升，2030年算力規(guī)模可達(dá)2024年的10倍。負(fù)載率方面。隨著全國一體化算力網(wǎng)的建設(shè)，未來算力布局將更加科學(xué)合理，逐步形成全國算力資源“一本賬”統(tǒng)籌管理，有效提升負(fù)載率。

綜合多方面因素評估，預(yù)計(jì)到2030年，我國算力平均負(fù)載率提升至50%~60%。單位算力年用電量、電能利用效率方面。隨著硬件性能、系統(tǒng)調(diào)度水平、輔助系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的提升，單位算力年用電量、電能利用效率等關(guān)鍵指標(biāo)水平將穩(wěn)步改善，預(yù)計(jì)2030年電能利用效率平均水平降至1.2~1.3，接近《互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)技術(shù)和分級要求》（GB/T43331—2023）規(guī)定的最高能效等級水平。

在各影響因素下，未來趨勢的不確定性以及統(tǒng)計(jì)采用精度類型存在差異，目前中國信通院、國網(wǎng)能源院等主流機(jī)構(gòu)對我國2030年算力用電量規(guī)模做了預(yù)測。其中，前者預(yù)測最低值為4000億千瓦時，后者預(yù)測則高達(dá)10500億千瓦時。按照中電聯(lián)預(yù)測的2030年全社會用電量13萬億千瓦時計(jì)算，算力用電量增量將超過全社會用電量增量的10%甚至更多。

根據(jù)“2025年國家樞紐節(jié)點(diǎn)新建數(shù)據(jù)中心綠色電力消費(fèi)比例80%”的可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重要求，若以此標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算新增算力用電需求，并基于2024年風(fēng)電光伏年均利用小時數(shù)進(jìn)行測算，為滿足相關(guān)綠電比例，預(yù)計(jì)帶動風(fēng)電光伏新增裝機(jī)容量3億千瓦以上。

02

算力中心的供電模式

在“雙碳”目標(biāo)背景下，毫無疑問，綠電是算力中心未來供電的首選。

當(dāng)前，綠電供應(yīng)主要有綠電綠證交易、綠電直連（并網(wǎng)型）、綠電直連（離網(wǎng)型）三種模式。其中，綠電綠證交易是最常規(guī)的綠電供應(yīng)模式。其通過電力交易平臺開展，具有靈活便捷、市場相對成熟、不受綠電資源空間限制等特點(diǎn)。綠電直連通過物理直連方式向特定算力負(fù)荷供電，具有供電可靠性高、物理可溯源、可長期鎖定綠電價格等特點(diǎn)，根據(jù)與公共電網(wǎng)的連接情況可進(jìn)一步細(xì)分為并網(wǎng)型和離網(wǎng)型。

從項(xiàng)目實(shí)際落地情況與經(jīng)濟(jì)性分析來看，綠電直連（并網(wǎng)型）是當(dāng)前算力中心實(shí)現(xiàn)綠色供電的主要模式。在目前政策、市場與技術(shù)條件下，對比典型算力中心不同供能模式的經(jīng)濟(jì)性，綠電直連（并網(wǎng)型）經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，且并網(wǎng)運(yùn)行可以保障電力供應(yīng)的持續(xù)性與穩(wěn)定性。目前全國已投運(yùn)10余個綠電直連（并網(wǎng)型）算力中心項(xiàng)目，成為綠電供應(yīng)的重要實(shí)踐模式。

總體來看，我國算力中心綠電供應(yīng)仍處于初步發(fā)展階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年全國可再生能源發(fā)電量占比為35%，而算力中心綠電應(yīng)用比例約28%，低于全國平均水平。

造成這一差距的主要原因包括：電費(fèi)占算力中心運(yùn)營成本的50%~60%，行業(yè)對電價敏感度高；當(dāng)前缺少對算力中心的強(qiáng)制性碳減排約束，仍以企業(yè)自發(fā)減排為主；高端算力供需不匹配、“東數(shù)西算”調(diào)度功能尚未充分發(fā)揮等原因?qū)е滤懔χ行呢?fù)載率低，綠電消納空間未充分釋放；作為算力中心主要供能模式之一的綠電綠證交易規(guī)模較小，2025年全國綠電交易電量僅占總交易電量的5%，綠電直連、智能微電網(wǎng)等新綠電供能模式尚未廣泛推廣。

國家發(fā)展改革委等四部門2024年7月印發(fā)的《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項(xiàng)行動計(jì)劃》明確提出，“到2030年底，全國數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率、單位算力能效和碳效將達(dá)到國際先進(jìn)水平，可再生能源利用率將進(jìn)一步提升”。

在可再生能源電力消納責(zé)任權(quán)重機(jī)制以及“雙碳”政策持續(xù)深化推動下，隨著新能源成本持續(xù)降低和“東數(shù)西算”工程深入實(shí)施，算力中心綠電供應(yīng)面臨的制約將逐步緩解，綠電應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，為算力與電力協(xié)同發(fā)展拓展更廣闊的空間。

03

算電協(xié)同存在的問題

2023年12月，國家發(fā)展改革委等5部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于深入實(shí)施“東數(shù)西算”工程加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實(shí)施意見》，首次提出“算力電力協(xié)同”。

2024年《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項(xiàng)行動計(jì)劃》和《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》等政策文件進(jìn)一步明確了推動算力電力協(xié)同發(fā)展的具體舉措，推動算電協(xié)同進(jìn)入了具體實(shí)踐階段。

2025年5月，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于組織開展新型電力系統(tǒng)建設(shè)第一批試點(diǎn)工作的通知》明確將算力與電力協(xié)同列為七大試點(diǎn)方向之一。

在政策的推動下，算電協(xié)同實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展，但目前整體尚處于起步階段，面臨著一些瓶頸問題。

一是算力整體利用率不高。受限于與電力規(guī)劃不同步、商業(yè)模式不健全、高質(zhì)量算力占比低等原因，我國算力整體利用率不高且不均。國家級、企業(yè)級智算中心的利用率較高，以八大樞紐節(jié)點(diǎn)為例，截至2024年6月機(jī)架上架率為63%部分地方級算力中心利用率則處于較低水平，據(jù)IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中小型算力中心僅為10%～15%。

二是尚未形成一體化算力調(diào)度。“十四五”期間“東數(shù)西算”工程建設(shè)取得了積極進(jìn)展，但由于標(biāo)準(zhǔn)體系不健全、關(guān)鍵技術(shù)水平不足、跨區(qū)域調(diào)度機(jī)制不完善、時延敏感性算力需求占比相對較高等原因，與實(shí)現(xiàn)全國一體化算力調(diào)度的目標(biāo)尚有差距。

三是綠電使用率有待提升。算力用電可靠性和新能源發(fā)電波動性間存在矛盾、算力中心缺乏強(qiáng)制碳減排約束等原因?qū)е履壳八懔τ媚苤芯G電占比不高。獲取綠電方式方面，現(xiàn)階段仍主要依賴綠電綠證交易方式，綠電直連、智能微電網(wǎng)等就近就地供應(yīng)新模式尚處于試點(diǎn)示范階段，算力負(fù)荷中心和綠電資源中心的時空不匹配問題依然突出。

04

算力電力如何協(xié)調(diào)發(fā)展

算力是推進(jìn)數(shù)字中國建設(shè)的基礎(chǔ)要素，“十五五”期間規(guī)模仍將保持高速增長，并帶來規(guī)?；碾娏ω?fù)荷增量。在“雙碳”目標(biāo)及算力綠色化發(fā)展的驅(qū)動下，算力基礎(chǔ)設(shè)施正成為新能源規(guī)模化就近消納的重要場景，也是推動新能源集成融合發(fā)展的重要方向。為實(shí)現(xiàn)算電協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展，提出如下發(fā)展建議。

一是協(xié)同算力電力頂層規(guī)劃。將算電協(xié)同納入新型電力系統(tǒng)與算力網(wǎng)建設(shè)總體規(guī)劃，結(jié)合區(qū)域算力負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃、用能特點(diǎn)和可再生能源資源條件，優(yōu)化電源裝機(jī)、儲能設(shè)施和電網(wǎng)建設(shè)。建立“電力—算力”一體化調(diào)度平臺，整合電力調(diào)度和算力調(diào)度數(shù)據(jù)，打通電力和算力調(diào)度壁壘。將電能利用效率、綠電消納量等關(guān)鍵指標(biāo)納入地方考核，穩(wěn)步提升算力中心能效水平和算力綠電用能占比。

二是建立算電協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)體系。以構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)為目標(biāo)，按照《算力標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》要求，加快算力標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，以滿足算力產(chǎn)業(yè)及算電高質(zhì)量協(xié)同的發(fā)展需求。聚焦“算力負(fù)荷—電力出力”適配、新能源就地消納、算力網(wǎng)建設(shè)、算力節(jié)能等算電協(xié)同相關(guān)技術(shù)開展攻關(guān)，為精細(xì)化調(diào)度奠定技術(shù)基礎(chǔ)，穩(wěn)步提升算力中心能源利用效益。

三是完善算電協(xié)同市場機(jī)制。引導(dǎo)算力中心主動參與綠電綠證交易，完善綠電交易體系和交易品種，推廣綠電直連等就地消納新模式試點(diǎn)示范。推動綠電和碳市場的有效銜接，充分體現(xiàn)綠電的環(huán)境價值，提升綠電的競爭力。推動建立算力市場，并積極與電力市場、碳市場進(jìn)行協(xié)同，充分發(fā)揮算力負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)能力，通過優(yōu)先調(diào)度綠色算力等方式積極推動算力綠色用能。

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