随着AI大模型应用范围的扩大,对数据中心服务器的性能和功率要求大幅提升,千卡、万卡、十万卡集群建设成为常态,数据中心产业面临着电力需求大、波动性强的挑战。
1月13日,华为举办2025数据中心能源十大趋势发布会,华为数据中心能源领域总裁尧权表示,随着AI数据中心耗电量的增加,绿电直供将成为数据中心高能耗的破局之道;通过数据中心与电网之间的联动调度能够实现综合效率最优,算电协同将成为未来数据中心建设新模式。
政策层面,国家针对“绿电直供”和“算电协同”问题多次推出相关文件,推动概念落地。“隔墙售电”“源网荷储一体化”等新模式备受关注。
目前,我国多地存在新能源供给骤增、电网消纳困难的问题。据国家能源局调查评估,截至2023年底多省份地区已无新增接网空间。2024年以来,分布式光伏接网红区进一步扩大,多地分布式光伏接网被叫停,河南等地出现停发限电现象。广东韶关市发文指出:分布式光伏“小散乱”无序发展,冲击用电安全,电网消纳及送出能力已严重不足。
针对这一问题,以“隔墙售电”为代表的分布式发电市场化交易或将发挥作用,进一步提升新能源就近就地消纳水平。“隔墙售电”即允许分布式能源供给侧通过配电网将电力直接销售给周边消费者,仅给电网交“过网费”,而不需要先低价卖给电网,再由用户从电网高价买回。
这样既可以减少弃风弃光问题,改善分布式能源项目收益,也可以使用户获得低价电力,并促进电网企业向平台化服务商转型。华龙证券表示,以分布式光伏、虚拟电厂(负荷聚合商)和智能微电网等为代表的新型能源经营主体参与电力市场后,盈利能力有望得到改善。
除此之外,“算电协同”也被外界视为有望打开绿电消纳空间的另一大概念。
1. 为什么要算电协同?
“算电协同”的本质是“算优化电,电支撑算”,一方面是需要根据电网实时负荷,及时调整计算任务的处理量,充分利用闲置的电力资源;另一方面则是需要通过隔离式架构,连续式制冷,模块化系统等方法保证电力供应的安全性、稳定性。
据国网预计,到2025年我国算力能耗约4500亿千瓦时,较2022年增加1800亿千瓦时,按照80%的绿电用电比例来看(据国家发改委《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》),算力用电需求增长创造的绿电消纳空间约1440亿千瓦时,远高于2023年绿电交易量538亿千瓦时(中电联统计)。
2. 算电协同惠及方向浅析
具体到产业层面,从算力到上游能源是产业链由下而上发展的自然路径。因此,算电协同本质上是“信息-能源协同”,即算力、电力、散热、碳排放四大领域的协同,涵盖液冷、储能、微电网等多个行业。
从能耗角度来看,随着GPU芯片功耗不断提升,单台AI服务器以及单机柜功率持续提高。据 Vertiv预测,2023—2029年全球新增智算中心总负载将达100GW,每年新增约13-20GW。
在机柜能耗不断增长的情况下,供配电与温控系统是实现算电协同的关键设备。从成本角度来看,数据中心建设成本中,配电柜、变压器、柴油发电机组等供配电相关系统占比过半。
其中,不间断电源(UPS)是将蓄电池的直流电转换成市电的电源系统,可有效降低数据中心PUE。随着数据中心向高密化、高算力方向发展,UPS向中大型功率、模块化、智能化等方向不断演化。与AI技术结合,以准确区分电网故障、负载故障等不同干扰,提升数据中心供电质量成主流趋势。
除供电设备以外,液冷是数据中心降低能耗的另一重要技术路径。较于风冷,液冷利用液体的高导热、高热容特性替代空气作为散热介质,因而具备低能耗、高散热等优势,因此更适用于AI训练、超算等高密高算力应用场景。
根据《绿色节能液冷数据中心白皮书》,液冷技术取代传统数据中心的空调系统、风扇等高耗电设备后,冷却设备能耗占比可由50%降至9%,实现PUE小于1.2 的极佳节能效果。据中兴通讯测算,以规模为2MW的数据中心为例,传统风冷系统的每年冷却电费超800 万元,而液冷数据中心则可降至200万以下。据IDC数据,2023 全年中国液冷服务器市场规模达到16亿美元,预计2028年将达到102亿美元,5年CAGR为46%。
风险提示:市场需求增长不及预期;市场竞争加剧风险;新技术应用不及预期。