以數據中心為代表的算力基礎設施,正在成為支撐數字經濟“上云、用數、賦智”的物理底座。數據中心的高耗能屬性、算力基礎設施的網絡屬性、算力服務未來的公共屬性,使得算力與電力間存在深刻聯系。
隨著2022年2月旨在優化國土空間算力基礎設施布局的“東數西算”工程正式啟動,橫貫東西部8個算力樞紐節點批復,10個國家數據中心集群敲定,“東數西算”將加速推動算、電跨部門協同聯動機制的建設。
重構算力供給體系
化解資源供需矛盾
如同傳統基建“西電東送”“西氣東輸”等國家級重大工程作為骨干通道支撐電力、天然氣等資源跨域流通與統籌調配一樣,“東數西算”工程是是在國內數字經濟快速發展時期,有效統籌、規范數字基礎設施建設的主干工程,是承載算力資源跨域配置、優化算力供給結構、構建全國算力網絡體系的重要支撐。
作為全國一體化大數據中心協同創新體系的重要組成,“東數西算”工程推動東部算力需求西遷,實際源自電源基地與算力需求空間分布不均衡所帶來的東西部算力資源供需失衡問題,通過將算力資源配置空間從局部推向全局,引導算力供給與能源供給格局相銜接,重構算力供給體系,從而化解算力資源供需矛盾。
其中包含兩方面內涵:一方面,基于東西部不同地區能源資源稟賦特點,推動算力基礎設施分級分類、梯度布局,引導非實時性溫冷數據西移,而實時性算力需求熱數據在東部地區實現綠色集約化布局,城區內部則作為算力“邊緣”端支撐金融、智慧電力等實時性要求極高的業務需求;另一方面,推動算力樞紐間直連互聯、構建算力網絡,為未來算力資源跨區域靈活調配提供通道基礎。
在此基礎上,逐步推進多云之間、云和數據中心之間、云和網絡之間一體化資源調度,打通跨行業、跨地區、跨層級的算力資源,從而形成算力服務資源池,成為電力服務供給一樣的公共資源。
“東數西算”綜合考慮能源電力資源分布、網絡、氣候等條件對算力資源進行再配置,將對算、電協同帶來深遠影響。
引導“算隨電走”
推動“算電一體”新型供能體系建設
“東數西算”推動數據中心集群向清潔能源基地遷移,實際上是引導“算隨電走”,將有效推動綠色低碳電源中心與算力資源供給中心協同建設,形成“算電一體”的新型供能體系。
截至目前,“東數西算”工程規劃的10個數據中心集群中,包括張家口、韶關、貴安、中衛等在內,均為可再生能源基地。
數據中心集群是電力工業大用戶、新型負荷主體,將有效提升可再生能源基地資源消納水平。“雙碳”目標下,數據中心電能使用效率(PUE)、可再生能源利用率指標要求更為嚴格(國家樞紐節點PUE降到1.25以下,綠色低碳等級達到4A級以上);新型電力系統建設面對的數據采集、處理量指數級增長,將顯著增加算力需求。這均將使得數據中心與電力系統的耦合性更強。
數據中心企業進軍新能源已成趨勢,與電力企業共同開發“數據中心+新能源+儲能”模式,將有效降低數據中心用電成本,數據中心也正在成為負荷可變、可調的復合體,滿足電力系統靈活性調節需求,并為新型電力系統算力需求提供支撐。
“東數西算”框架下,數據中心將更具基礎設施屬性。電力企業投建的大型數據中心將逐步開展資源租賃、數據托管、代建代維等算力增值服務。“東數西算”引導東部城市布局規模適中、實時性高的邊緣計算數據中心,電力企業通過將變電站改造為“多站融合”,能在空間上為邊緣計算站點布局提供站址、電力、網絡等共享資源,進而推動電力基礎設施形態變化,成為“電力+算力”資源服務商。
走向集約化、聯網化
算力與電力相關性趨強
電力基礎設施與算力基礎設施作為“一行帶百業”的經濟底座,分別是衡量宏觀經濟、數字經濟發展的“晴雨表”。算力基礎設施與電力基礎設施發展形態,將呈現極為相似的演進路徑。長遠看,算力將如同電力即插即用、便捷獲取。
數據中心作為算力資源生產的“發電單元”,正在歷經從單體數據中心到大型數據中心、數據中心集群,以及更進一步與網絡基礎設施融合的趨勢發展。這與國內電力系統從早期孤立電廠到集中式電廠,從未聯網到局部聯網,再到大范圍區域聯網、全國聯網的演進過程相似。
傳統單體數據中心以企業自建自用為主,規模、服務對象有限,早期布局缺乏規劃與建設標準,可類比電力工業早期的“自備電廠”。數據中心集群集中性、公用性更強,算力服務供給對象范圍更廣,能更有效發揮集約型設施的公共服務作用,滿足大量難以自建算力設施的需求主體,相當于“集中式電廠”或“電源基地”。算力網絡則是云網融合、算網融合趨勢下的新型網絡形態,通過建設數據中心集群間網絡直聯、成為算力資源統籌調配的管道,可類比“電網”。
目前多省政府提出推動構建“算力一張網”“新型算力網絡”。算力基礎設施的網絡化屬性,也對電網推出體系性專項提出要求。
總體看,數據中心的高耗能屬性、算力基礎設施的網絡屬性、算力服務未來的公共屬性,以及“雙碳”目標對數據中心電能利用效率的更高要求,將推動未來算力、電力在規劃、運行機制上呈現強相關趨勢。
強化各方協同
“算電協同”體制機制待建
建議研究探索電網算網中長期協同運行機制。針對算力基礎設施向網絡型基礎設施演進,未來可能組建國家級算力調度管理機構的趨勢,電力行業應前瞻性加強協同運行機制研究。
建議加快探索用能權市場建設,支撐算力能耗指標跨域調配。建議構建實施適用于全國的數據中心能耗確權方法與規則,加快探索推動用能權市場建設,實現算力資源能耗指標在全國一體化大市場高效流轉。
建議面向數據中心集群運行需求,加強電力規劃及數據監測。電力規劃需要充分考慮數據中心等新型負荷帶來的用電需求,增強對西部算力樞紐、東部數據中心集群所在地的供配電網架建設。針對過往數據中心園區存在招商入駐不及預期情況,建議政府部門與電力企業形成協同,透過用電數據對數據中心集群運行水平加強監測。
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