例如,在电力成本较低的时段运行更多的计算任务,或者在不同地理位置的数据中心之间分配任务,以优化资源使用和成本效益。算力任务可调度性带来了有序用电的可计划性,具有利用需求侧响应空间、挖掘电力辅助服务市场化价值的潜力。据统计,截至2023年底,我国提供算力服务的在用机架数达到810万标准机架,算力总规模居全球第二位,这表明我国在算力资源集聚方面已经形成了显著的规模效应。
用电高可靠性
数据中心和计算设施对电力供应的稳定性和可靠性有非常高的要求,任何突发性停电事故都可能导致数据丢失或服务中断,带来巨额损失。据公开报道,截至2022年3月,美国有1600个站点将近30000台设备,每次停电带来的损失约为25万美元,一年合计700万美元。
长时间的高可靠用电必须依托于新型电力系统大电网。但新能源发电作为数据中心绿色用电的来源,通常存在波动性和间歇性。例如,在河北、甘肃、宁夏等“东数西算”数据中心聚集区域,新能源装机占比已超过50%,普遍存在夏季“极热无风”、晚峰“日落无光”的天气状况,容易导致新能源发电出力严重受阻,难以匹配算力用电高可靠性的要求。
“东数西算”对新型电力系统建设的影响
全国一体化算力网是以信息网络技术为载体,促进全国范围内各类算力资源高比例、大规模一体化调度运营的数字基础设施,具有集约化、一体化、协同化、价值化四大特征。2022年2月,国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局联合印发文件,同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏启动建设国家算力枢纽节点,并规划张家口集群等10个国家数据中心集群建设,“东数西算”工程正式全面启动。
“东数西算”是继“南水北调”“西气东输”“西电东送”后又一项国家级特大工程。“东数西算”工程作为解决算力与电力供需矛盾、推动绿色算力发展的国家级战略项目,为新型电力系统的构建提供了重要支撑。八个国家算力枢纽节点中,成渝枢纽、内蒙古枢纽、贵州枢纽、甘肃枢纽、宁夏枢纽均位于西部地区,从整体上改变了以往数字基础设施较多集中在东部经济发达地区的格局,对于平衡电力供给基础设施布局、促进数字经济发展具有长远的战略意义。
随着“东数西算”工程的深入实施和新型电力系统建设的不断推进,预计我国电力系统将实现更加清洁、高效、智能的发展,能够更好地适应经济社会发展的新需求。主要体现在以下六个方面:
优化资源配置
数据中心作为高耗能产业,其能耗优化对推动能源结构转型具有重要意义。通过引导数据中心向西部地区集聚,实现部分电力负荷从东部向中西部的空间转移。数据中心通过建设配套可再生能源电站、与可再生能源发电企业直接开展电力交易等方式,降低运营成本,实现能源消费结构优化及东、西部电力资源互补和优化配置。
推动绿色发展
西部地区资源丰富,数据中心向西部地区集聚,有利于就近消纳西部地区的绿色电力,持续优化电力使用效率,减少对传统电网的依赖,推动新型电力系统的构建。同时,数据中心的绿色运营可以降低碳排放,这些减排量可以在碳交易市场中进行交易,为数据中心带来经济效益,也为实现碳中和提供了坚实的基础。
推动电力系统智能化升级
数据中心的大规模建设对电网的智能化管理提出了更高要求。一方面,数据中心需要稳定可靠的电力供应,而智能化技术可实现数据中心电力需求与电力供应间的精准匹配,提高电力系统的运行效率,以及电网的稳定性和可靠性。另一方面,算力结合数字化技术,可实现对电网设备的实时精准监测,提升电力系统仿真计算的实时性和精准性,支撑大规模电力电子设备与传统电气设备的联合控制,确保系统安全稳定运行。
促进技术创新和融合
“东数西算”工程鼓励数据中心节能降碳、可再生能源供电、异构算力融合等技术创新和模式创新,应加强对关键技术产品的研发支持和规模化应用。算力支撑电力智能生产调度体系,实现源网荷互动、多能协同互补及用能需求智能调控,在提高可再生能源应用比例、降低用能成本、增强电网安全性等方面具有重要意义。数据中心产业采用新型机房精密空调、液冷、机柜式模块化、余热综合利用等新技术新方式,通过加强自动化、智能化能耗管理,提升了节能水平。
实现区域协调发展
通过算力设施由东向西布局,“东数西算”将带动相关产业有效转移,促进东西部数据流通、价值传递,延展东部发展空间,推进西部大开发形成新格局。数据中心由环渤海、长三角和珠三角地区,转向新疆、青海、内蒙古、贵州等地,合理引导算力资源空间再配置,与电力供给格局更加适配,并带动当地IT设备制造、信息通信、基础软件、绿色能源等产业链发展,推动区域协调发展。数字经济发展速度之快、辐射范围之广、影响程度之深,正深刻改变着经济社会的发展进程。
提升电力系统调节能力
数据中心规模的不断扩大和算力需求的持续增长导致电力需求急剧增加,加大了电力系统的供电压力。数据中心可通过算力网的任务可调度性,在各地合理分配计算任务。数据中心通过建设共享储能电站、探索新型储能技术,不仅可以作为应急电源,还可以在电力供应过剩时储存能量,在需求高峰时释放能量,加快实现新型储能规模化应用,开展高比例需求侧响应,利用源荷储资源建设虚拟电厂,提升电力保供和新能源就地消纳能力。