當今世界正在邁入數字化時代，物質、能量、信息成為人類社會發展的三大要素，數據、網絡、計算已無處不在。目前數字經濟年增速是整體經濟增速的1.5倍，數字經濟在大國的國內生產總值中占比正不斷上升，已接近50%。未來數字經濟和網絡空間將成為國際競爭的主戰場。

  8月國家發展改革委、國家能源局、國家數據局聯合印發的《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》，明確提出整合調節資源、提升算力與電力協同運行水平、提高數據中心綠電占比、降低電網保障容量需求。

  算力需求和碳排放在快速增長

  我國算力行業正在快速發展。國家互聯網信息辦公室近日發布的《國家信息化發展報告（2023年）》顯示，我國算力基礎設施綜合水平穩居全球第二；截至2023年底，提供算力服務的在用機架數達810萬標準機架，算力總規模超230EFLOPS（每秒完成百億億次浮點運算的能力），其中智能算力規模達到70EFLOPS，新增算力基礎設施中智能算力占比過半，成為算力增長的新引擎。科技部認可的超算中心有10多個，在建的超大型和大型數據中心有600多個，智算中心達60多個。

  “算力的盡頭是電力”，特別是以ChatGPT為代表的大模型對電力的需求日益增長。據國際能源署（IEA）數據顯示，2022年，全球數據中心消耗約460太瓦時的電量（相當于全球總需求的2%）。隨著生成式人工智能的飛速發展，這一數字到2026年可能膨脹至620至1050太瓦時。

  我國數據中心的耗電量尚無確切的數字，但綜合國家能源局等多方數據顯示，全國數據中心一年耗電量約2000億千瓦時，超過目前三峽電站年發電量的2倍。趨勢是肯定的——每年數據中心耗電量增長的速度，在所有行業當中是最快的。

  在碳排放方面，中國通信工業協會數據中心委員會前兩年發布的數據顯示，一座擁有1500架8千瓦機架的數據中心，按10年生命周期、75%的使用率、PUE值（數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源比值）為1.5來計算，平均年碳排放量達8萬噸。

  在實現“雙碳”目標背景下，我國互聯網數據中心（IDC）的能源消耗和碳排放量也在大幅上升，目前的碳排放量約為1.63億噸/年，相當于3.26億輛汽車每年在城市中行程達到2萬千米的碳排放量，且以每年約20%的速度增長，盡管占我國總碳排放量的比例并不大，但增長速度相對其他行業

  要快。

  算力行業綠色化需求激增

  電力，特別是綠色電力，是支撐算力高質量發展的基礎動力，將來也可能決定算力產業的高度。從全球能源發展趨勢來看，有兩點是公認且不可逆轉的，一是能源數智化，二是能源綠色化。可再生能源，無論是裝機容量還是發電量，比重都會越來越高，在終端用能、用電的比例也會越來越高，這就是全球共同的愿景，也是共同的目標。

  算力行業正面臨日益迫切的綠色電能的供給和節能壓力。從國家到地方，陸續出臺了針對數據中心綠色能源供給的政策，比如對PUE的要求，特別是最近中共中央、國務院發布的《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》，旨在推動經濟社會全面綠色低碳轉型。

  國家發展改革委、工業和信息化部、國家能源局、國家數據局聯合印發的《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》特別提到，國家樞紐節點新建數據中心的綠電占比超過80%。研究顯示，未來數據中心對綠電的需求至少是1000億千瓦時。相較于2023年全國綠電交易的規模，這個需求十分巨大。蘋果等互聯網公司出于環境、社會和公司治理（ESG）評估的需求，都設立了比較激進的目標，宣布要在2030年提前實現碳中和。

  數據中心綠色化也在國家政策引導下進入快速發展的階段。目前工信部認可的國家綠色數據中心只有196個。我國的傳統互聯網數據中心占比較大，這就導致我國互聯網數據中心的PUE不是特別理想。《數據中心綠色低碳發展專項行動計劃》提出的目標是：到2025年底，全國數據中心平均PUE降至1.5以下，可再生能源利用率年均增長10%，平均單位算力能效和碳效顯著提高；到2030年底，全國數據中心平均電能利用效率、單位算力能效和碳效達到國際先進水平，可再生能源利用率進一步提升，北方采暖地區新建大型及以上數據中心余熱利用率明顯提升。

  電算協同的可能路徑

  算力存儲、運算離不開電力的支撐，高比例電力電子的電力系統需要數字化技術，尤其是人工智能技術的支撐。電力和算力融合發展、相互賦能是未來需要探討的問題，在技術應用、市場環境、商業模式等方面還有諸多

  困難。

  工信部2023年10月發布的《算力基礎設施高質量發展行動計劃》提出了算力+能源協同發展的要求。2024年8月三部委聯合印發的《加快構建新型電力系統行動方案（2024—2027年）》，提出實施一批算力電力協同的項目。

  黨的二十屆三中全會明確提出構建全國統一電力大市場。電算協同的一個重要方面即突破體制機制方面的障礙。能源轉型正在催生可再生能源支撐算力發展的可能路徑和新模式，有的已經實施，有的仍然在探索。

  一是綠電直供，就是由可再生能源發電廠的電直接供給互聯網數據中心。三峽集團建設的三峽東岳廟數據中心不需要柴油發電機，用的是完全可再生的綠色水電，從根本上替代了傳統的化石能源，實現了零碳數據中心的目標。

  二是源網荷儲一體化模式。它與綜合能源模式有點類似，未來需要面臨多項挑戰，如確定適當儲能容量、投資責任分擔和攤銷方式等問題。“全國一體化算力網絡”和林格爾數據中心集群綠色能源供給示范項目目前處于在建狀態，規劃總體規模為395萬千瓦，其中風電300萬千瓦、集中式光伏95萬千瓦、電化學儲能100萬千瓦/400萬千瓦時和適當配比的氫儲能，將為數據中心綠電直供模式提供寶貴經驗。

  三是綠色電力交易模式。這種模式就是購買電網輸送的綠色電力，但需要付出額外的溢價。比如，貴州貴安蘋果數據中心就要求全部使用綠電，或者通過購買綠證實現綠色能源的消費。

  目前還有一些地方在探索新的模式，比如虛擬電廠模式，但仍要直面技術、政策、系統成本上升等挑戰。

  未來，算力行業肯定會應用更多的綠色電力，降低碳排放和PUE值，達到更高的能源效率。電力+算力+熱力的協同技術創新，可以提高算力產業可再生能源利用效率，降低算力產業能源成本。通過探討綠色低碳的技術路徑和模式，“算力+”綠色低碳生態體系肯定可以賦能各行各業，也包括可再生能源的高質量發展。

  （作者系懷柔實驗室可再生能源研究中心主任、中國長江三峽集團有限公司副總工程師。）