電力與算力作為支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，具有緊密的關(guān)聯(lián)性和融合性。隨著新型能源體系建設(shè)提質(zhì)提速，算力產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型不僅是推動(dòng)能源綠色低碳發(fā)展的重要力量，還將為新型電力系統(tǒng)的靈活互動(dòng)提供強(qiáng)大支持。在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的背景下，電算協(xié)同發(fā)展成為了必由之路。
算力與電力變化趨勢(shì)相互交織
近年來(lái)，我國(guó)算力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得顯著成效，全國(guó)在用數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量大幅增加，算力總規(guī)模位居全球前列，過(guò)去幾年年均增速保持較高水平，智算規(guī)模也占據(jù)了顯著份額。值得注意的是，算力是高耗能產(chǎn)業(yè)，隨之而來(lái)的是電力需求激增。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年全球算力規(guī)模已達(dá)到1369EFlops(每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù))，預(yù)計(jì)保持年均15%以上的增速。數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題日益突出，各方高度關(guān)注電力供應(yīng)問(wèn)題，構(gòu)建更加綠色、高效的算力體系迫在眉睫。
與此同時(shí)，新型電力系統(tǒng)建設(shè)深入推進(jìn)，風(fēng)、光等新能源逐步成為發(fā)電主體，各種新型負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置日益廣泛，電網(wǎng)柔性靈活程度更高，多能協(xié)同互補(bǔ)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)、多網(wǎng)融合互聯(lián)的新型電力系統(tǒng)“三大形態(tài)”逐漸顯現(xiàn)。
可以看到，算力與電力變化趨勢(shì)相互交織。一方面，算力規(guī)模發(fā)展迅猛，加上智算具有柔性可調(diào)的特性，算力將成為未來(lái)新型電力系統(tǒng)重要的負(fù)荷構(gòu)成和重要的調(diào)節(jié)能力來(lái)源。另一方面，電力領(lǐng)域綠色低碳轉(zhuǎn)型推動(dòng)了新型電力系統(tǒng)“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備)特征變化，也將影響算力的充裕供給、高效運(yùn)營(yíng)及綠色發(fā)展。
同時(shí)，全球各國(guó)都力圖通過(guò)搶占算力領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán)來(lái)提升國(guó)家綜合實(shí)力，算力作為一種新型基礎(chǔ)設(shè)施，已經(jīng)成為國(guó)家未來(lái)核心競(jìng)爭(zhēng)力的影響因素之一。電力與算力兩類(lèi)基礎(chǔ)設(shè)施協(xié)同發(fā)展，將充分發(fā)揮我國(guó)資源稟賦和體制機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)更大范圍的資源優(yōu)化配置，將目前的電力優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為算力發(fā)展優(yōu)勢(shì)，為智能產(chǎn)業(yè)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。
為加快推進(jìn)新型電力系統(tǒng)和全國(guó)一體化算力網(wǎng)建設(shè)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)出臺(tái)了一系列實(shí)施意見(jiàn)與行動(dòng)方案，明確提出統(tǒng)籌推動(dòng)算力與綠色電力融合、創(chuàng)新電力與算力協(xié)同運(yùn)行機(jī)制、促進(jìn)節(jié)能降耗、提升算力能效等相關(guān)要求。南方電網(wǎng)公司積極響應(yīng)國(guó)家決策部署，在2024年4月首次提出“電算協(xié)同”發(fā)展理念，明確了以“充裕瓦特”支撐“規(guī)模比特”、以“高效瓦特”助力“能效比特”、以“清潔瓦特”催生“綠色比特”三大發(fā)展方向。
構(gòu)建“電算協(xié)同”五大理念
以電力規(guī)劃牽引算力布局。從公開(kāi)數(shù)據(jù)、實(shí)際工況、演進(jìn)方向等多維度分析預(yù)測(cè)，到2030年，我國(guó)算力所產(chǎn)生的能耗規(guī)模將占全社會(huì)用電量的4%—9.4%，在南方五省區(qū)預(yù)計(jì)達(dá)到800—1900億千瓦時(shí)的能耗規(guī)模。為了從源頭保障算力發(fā)展所需電力，有必要將算力規(guī)劃與電力規(guī)劃進(jìn)行深度協(xié)同，確?；谫Y源稟賦、供電能力科學(xué)合理安排算力布局與實(shí)施。
以電力建設(shè)提升算力能效。南方電網(wǎng)公司在全面推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，攻關(guān)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品裝備等五大譜系過(guò)程中，形成了柔性配網(wǎng)、多能互補(bǔ)、節(jié)能降耗、設(shè)備集約等成果，可助力單體和集群數(shù)據(jù)中心提高保障水平、降低運(yùn)營(yíng)成本，并提升綠電消納水平。就運(yùn)營(yíng)成本而言，目前電力成本在算力運(yùn)營(yíng)中心總成本中占比為60%左右，據(jù)初步研究，未來(lái)通過(guò)新型電力系統(tǒng)一系列技術(shù)裝備，有望把運(yùn)營(yíng)中心成本降低10%到20%。
以電力通信助力算力互聯(lián)。為充分發(fā)揮智算柔性可調(diào)特性，實(shí)現(xiàn)算力大范圍靈活調(diào)配，算力中心之間需要高帶寬、長(zhǎng)距離、高穩(wěn)定性的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，而電力通信光纖網(wǎng)便可作為現(xiàn)有算力主干網(wǎng)的有力補(bǔ)充。截至目前，南方電網(wǎng)公司建成了總長(zhǎng)度超31萬(wàn)公里，覆蓋全網(wǎng)超11000個(gè)35千伏及以上廠站的電力通信光纖網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)“有電就有網(wǎng)”，以電力通信助力廣泛的算力互聯(lián)。
以電力調(diào)度引導(dǎo)算力轉(zhuǎn)移。在新型電力系統(tǒng)環(huán)境下，為應(yīng)對(duì)新能源“三性”帶來(lái)的挑戰(zhàn)，確保算力中心在各種運(yùn)行工況下安全可靠綠色高效的電力供應(yīng)，需要發(fā)揮電力調(diào)度的統(tǒng)籌調(diào)控作用，以電網(wǎng)的調(diào)度合理引導(dǎo)算力轉(zhuǎn)移，以算力的靈活調(diào)度助力源網(wǎng)荷儲(chǔ)動(dòng)態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)電力網(wǎng)和算力網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行工況。
以電力交易聚合算力運(yùn)營(yíng)。目前南方電網(wǎng)公司在建設(shè)統(tǒng)一電力市場(chǎng)方面取得了一些經(jīng)驗(yàn)成效，為了充分發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的作用，更大范圍地優(yōu)化全國(guó)算力運(yùn)營(yíng)成本，可依托成熟的電力市場(chǎng)機(jī)制，以電價(jià)信號(hào)聚合算力運(yùn)營(yíng)，面向社會(huì)提供全局最優(yōu)性?xún)r(jià)比的算力資源。
打造“電算協(xié)同”新范式
2024年8月，南方電網(wǎng)公司發(fā)布《電算協(xié)同行動(dòng)計(jì)劃》，加速構(gòu)建電力與算力協(xié)同規(guī)劃、建設(shè)、調(diào)度、交易的新基建模式。為進(jìn)一步打造“電算協(xié)同”新范式，政府、行業(yè)、科研、產(chǎn)業(yè)和社會(huì)各界應(yīng)廣泛參與、攜手合作，為融入和服務(wù)全國(guó)一體化算力網(wǎng)，構(gòu)建面向未來(lái)的國(guó)家新型基礎(chǔ)設(shè)施作出新貢獻(xiàn)。
提升電力算力協(xié)同規(guī)劃。根據(jù)貴安新區(qū)、粵港澳大灣區(qū)等國(guó)家級(jí)一體化算力樞紐建設(shè)布局，結(jié)合南方區(qū)域清潔能源發(fā)展趨勢(shì)及系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)帶來(lái)的供電能力變化，開(kāi)展區(qū)域算力網(wǎng)與電力網(wǎng)協(xié)同規(guī)劃研究，實(shí)現(xiàn)“西電東送”與“東數(shù)西算”統(tǒng)籌優(yōu)化。
強(qiáng)化電力算力協(xié)同建設(shè)。聯(lián)合生態(tài)合作伙伴，共同研發(fā)高效能算力裝備，探索新型配網(wǎng)、直流供電、集約應(yīng)急裝備等新型算力中心或算力集群供電模式，打造源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)、風(fēng)光多能互補(bǔ)的綠色低碳數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)算力能效的有效提升。
推動(dòng)電力算力協(xié)同調(diào)度。開(kāi)展基于電力通信網(wǎng)的算力互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)研究，進(jìn)行多類(lèi)型算力資源可調(diào)節(jié)能力測(cè)試，探索構(gòu)建常態(tài)化電力算力協(xié)同調(diào)度機(jī)制。
探索電力算力協(xié)同交易。開(kāi)展算力負(fù)荷特性研究和特征識(shí)別，實(shí)現(xiàn)算力計(jì)量、定價(jià)與電力市場(chǎng)的緊密關(guān)聯(lián)，構(gòu)建算力市場(chǎng)與電力市場(chǎng)的協(xié)同運(yùn)營(yíng)機(jī)制。
打造電力算力協(xié)同示范。在上述四個(gè)方面重點(diǎn)工作的基礎(chǔ)上，打造一系列電力算力協(xié)同示范建設(shè)試點(diǎn)工程。單體數(shù)據(jù)中心方面，在生態(tài)合作伙伴支持下，開(kāi)展多能互補(bǔ)示范工程建設(shè)，推廣高效能算力裝備，打造綠色低碳算力。數(shù)據(jù)中心集群方面，在政府支持與指導(dǎo)下，探索柔性配網(wǎng)、直流供電等新型配供電方式，降低算力運(yùn)營(yíng)成本。算力跨域調(diào)節(jié)方面，構(gòu)建基于電力算力協(xié)同調(diào)度、協(xié)同運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)跨主體、跨區(qū)域更大范圍的靈活調(diào)控和資源優(yōu)化配置。
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(南網(wǎng)報(bào)記者 張歡 根據(jù)第五屆新型電力系統(tǒng)國(guó)際論壇暨第二十屆中國(guó)南方電網(wǎng)國(guó)際技術(shù)論壇演講內(nèi)容整理)
