國務院近日印發(fā)的《2030年前碳達峰行動方案》提出，重點實施能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動、實施節(jié)能降碳增效行動等“碳達峰十大行動”。加強以數(shù)據(jù)中心為代表的新型基礎設施節(jié)能降碳，推動數(shù)據(jù)中心使用綠色能源供電，不僅可以促進通信業(yè)節(jié)能減排，還可以促進能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，推動新型電力系統(tǒng)建設，實現(xiàn)“雙碳”目標下的“算力+電力”協(xié)同。
算力支撐新型電力系統(tǒng)建設
新型電力系統(tǒng)建設中，電力生產(chǎn)將從集中式拓展到分布式，大規(guī)模集中式的新能源電站和海量分布式發(fā)電站將按資源的可獲取性和經(jīng)濟性因地制宜建設與廣泛接入。因此，應加強利用數(shù)字化技術手段，依托分布式邊緣算力和集中式大規(guī)模算力，精準實施靈活廣泛高效的能源資源優(yōu)化監(jiān)控和優(yōu)化運行管理，充分發(fā)揮能源電力消費需求側響應資源作用，為最大限度接入新能源服務。
其中，大型算力中心是支撐新型電力系統(tǒng)的核心基礎設施，將儲存和處理海量電力運行數(shù)據(jù)和設備信息，為基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術的電網(wǎng)的運行分析、運行優(yōu)化、風險預測等場景提供算力支撐;而分布式邊緣計算數(shù)據(jù)中心其優(yōu)勢在于本地計算和低時延的響應，可以將更多計算處理過程在本地完成，大大提升處理效率，在減輕云端壓力的同時保障本地數(shù)據(jù)的安全性，為用戶提供更快的響應服務。
綠色發(fā)展要加強算力與電力有機協(xié)同
提供算力的數(shù)據(jù)中心由于自身的高耗電性是能源消耗和二氧化碳排放大戶。以北京市為例，數(shù)據(jù)顯示，2021年北京市現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心機柜約占全國總量的10%到12%，數(shù)據(jù)中心總功率約占全市平均供電負荷8%。數(shù)據(jù)中心過快增長不僅給北京市碳排放指標帶來壓力，還給供電安全運行帶來挑戰(zhàn)。
此外，數(shù)據(jù)中心為了保障自身可靠運行，配置了不間斷電源和備用發(fā)電機組，其容量基本與數(shù)據(jù)中心最大用電功率相同。以廣東省為例，截至2020年底，廣東省已投產(chǎn)和已通過節(jié)能審查的在建擬建的2.5千瓦標準機柜高達150萬個，其不間斷電源和備用發(fā)電機組總容量可以達到375萬千瓦，按照儲能雙向調(diào)節(jié)能力測算，則可達到750萬千瓦的調(diào)節(jié)能力，超過廣州市用電負荷峰值2000萬千瓦的三分之一。由此數(shù)據(jù)可以看出，數(shù)據(jù)中心所具有的電力靈活性資源具有潛在可用性高、容量大等特征。
為此，數(shù)據(jù)中心一方面可以加大使用風電、光伏等新能源電力資源，促進新能源更高比例的利用;另一方面可充分利用數(shù)據(jù)中心電力靈活性特征，通過市場機制，結合先進信息技術，激活并實現(xiàn)沉睡資源的時空聚合，逐步走上綠色低碳發(fā)展的道路。
技術、頂層規(guī)劃和管理制度需不斷完善
隨著數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展，算力增長將成必然趨勢，而算力的高耗能屬性也決定了其與電力存在緊密的相互支撐關系，“算力+電力”有機協(xié)同的演進過程不僅需要技術上的推進，也需要頂層規(guī)劃和管理制度上的不斷完善。
首先，需要物理信息技術的支撐。一是需要升級不間斷電源和備用電源的管控技術，包括設備狀態(tài)監(jiān)測、通道狀態(tài)監(jiān)測、行為記錄、效果評價、信息交互、聯(lián)動管控等。二是需要應用區(qū)塊鏈技術，其分布式存儲，防篡改等特點使其非常適合多主體、多地點、多要素的“算力+電力”協(xié)同模式。通過區(qū)塊鏈技術將數(shù)據(jù)中心算力網(wǎng)的靈活性資源上鏈，以智能合約方式固化“算力+電力”協(xié)同的定量認證、收益分配等涉及主體間建立信任的核心要素。為了解決相關技術難題，清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院提出“算力+電力”的協(xié)同發(fā)展創(chuàng)新理念，積極推動實施相關技術研究，開展SPEAR示范工程建設。
其次，需要進行“算力+電力”統(tǒng)籌規(guī)劃。東數(shù)西算(算力)和西電東送(電力)要有機協(xié)同。中國大多數(shù)新能源分布在西北、西南地區(qū)。數(shù)據(jù)中心則分布在東部的北上廣深等發(fā)達地區(qū)。東部的產(chǎn)業(yè)發(fā)達，但能源和算力資源緊張。中西部地區(qū)能源和算力資源豐富，但是并未充分利用，數(shù)據(jù)中心機柜上架率低。通過統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化算力與電力基礎設施和應用的時間和空間布局，匹配實時與非實時、可變與剛性的電力供給和算力需求，有助于形成數(shù)據(jù)、業(yè)務按需和按經(jīng)濟效益配置、有效共享的算力分布，同時促進西北、西南地區(qū)新能源的本地消納及數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。
最后，需要制度上的不斷創(chuàng)新。目前數(shù)據(jù)中心建設規(guī)范和導向重點關注評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(PUE)等電力使用效率指標，沒有數(shù)據(jù)中心的電力靈活性資源指標。簡單地鼓勵數(shù)據(jù)中心采購新能源零碳電力，而自身用電需求保持剛性，是把新能源波動性的負擔交給外部系統(tǒng)，在新型電力系統(tǒng)中，各主體均應承擔一定的責任和義務。一是可以改變傳統(tǒng)思路，在數(shù)據(jù)中心建設和運行規(guī)范中，加入不間斷電源和備用電源全部或者部分作為電力靈活性資源的規(guī)定。二是要形成有效激勵機制，并通過頂層設計和政策引導，促進數(shù)據(jù)中心運維與數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)剝離，催生新數(shù)據(jù)行業(yè)生態(tài)，促使算力調(diào)度商、數(shù)據(jù)中心運維服務商延伸為電力負荷聚合商、電力靈活性資源提供商，積極參與到電力交易與輔助服務市場中。
(高峰系清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副院長、研究員，楊喬尹系清華大學能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院副研究員，余蕓系南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司平臺安全分公司總經(jīng)理)
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