在數(shù)字化浪潮席卷全球的今天，數(shù)據(jù)中心作為信息技術(shù)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，其能耗問題日益凸顯。特斯拉CEO埃隆·馬斯克曾指出：“AI的盡頭是能源。”這句話道出了一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)：能源是支撐未來科技發(fā)展的關(guān)鍵。

能源是支撐未來科技發(fā)展的關(guān)鍵

全球面臨能源問題

目前，全球數(shù)據(jù)中心的電力需求急劇增長，尤其是智算中心。據(jù)報(bào)道，ChatGPT每天消耗超過50萬千瓦時(shí)的電力，相當(dāng)于美國家庭每天用電量的1.7萬多倍。預(yù)計(jì)到2030年，AI的電力消耗將超過家庭用電量。

隨著技術(shù)進(jìn)步和數(shù)字服務(wù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心行業(yè)的未來趨勢(shì)難以把握。根據(jù)部署速度、效率提升范圍以及人工智能和加密貨幣趨勢(shì)，國際能源署在《2024年電力》報(bào)告中預(yù)測(cè)，2026年全球數(shù)據(jù)中心、加密貨幣和人工智能的用電量最高將達(dá)到1050TWh。

在中國，隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化進(jìn)程加速推進(jìn)，目前全國數(shù)據(jù)中心耗電量占全社會(huì)用電量約3%。預(yù)計(jì)到2025年，這一比例將提升至5%，到2030年全國數(shù)據(jù)中心耗電量將接近4000億千瓦時(shí)。特別是在人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的迅猛發(fā)展下，數(shù)據(jù)中心的電力需求呈幾何級(jí)增長。如何平衡技術(shù)發(fā)展與能源可持續(xù)利用，成為擺在我們面前的重要課題。

中國綠電應(yīng)用的現(xiàn)狀

隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，綠色能源作為一種清潔、可再生的能源選擇，正逐漸成為未來能源發(fā)展的主流方向。中國在綠色能源領(lǐng)域扮演著重要角色，不僅是全球光伏系統(tǒng)制造的領(lǐng)導(dǎo)者，還擁有世界上最大的風(fēng)能和太陽能裝機(jī)容量。截至2023年底，全國累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約29.2億千瓦，同比增長13.9%。其中，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量約6.1億千瓦，同比增長55.2%；風(fēng)電裝機(jī)容量約4.4億千瓦，同比增長20.7%。

中國推出了“東數(shù)西算”戰(zhàn)略，鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心向資源豐富的西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，以利用西部地區(qū)豐富的可再生能源。截至2023年，已建設(shè)了246家國家綠色數(shù)據(jù)中心，這些中心在提高綠電使用比例和實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)營方面發(fā)揮著重要作用。

提高綠電使用比例和實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)營

國家政策支持也為綠電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用提供了推動(dòng)力。例如，國家發(fā)展改革委和能源局聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，到2025年，全國綠色數(shù)據(jù)中心的能源利用效率將大幅提高，綠色能源消費(fèi)比例顯著增加。

目前，我國綠電、綠證市場(chǎng)逐步完善，數(shù)據(jù)中心在其中極為活躍。據(jù)2023年底統(tǒng)計(jì)，河北、浙江和江蘇等省份的數(shù)據(jù)中心購買綠電規(guī)模較大，總交易電量超過17億千瓦時(shí)，特別是張北地區(qū)的數(shù)據(jù)中心，購買綠電超過14億千瓦時(shí)。2024年1月至5月，中國南方五省區(qū)（廣東、廣西、云南、貴州、海南）綠電綠證交易量突破138億千瓦時(shí)，超去年全年規(guī)模。數(shù)據(jù)中心、傳統(tǒng)高耗能產(chǎn)業(yè)成為綠色消費(fèi)主力軍。

綠電驅(qū)動(dòng)的典范案例

在中國廣闊的西部，豐富的風(fēng)、光資源正逐漸成為驅(qū)動(dòng)綠色算力發(fā)展的新引擎。內(nèi)蒙古、甘肅、青海等地依托其得天獨(dú)厚的自然條件，正大規(guī)模建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站，為東部的數(shù)據(jù)計(jì)算需求提供源源不斷的綠色電能，為“東數(shù)西算”工程奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

以下為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用綠電的成功案例：

中國移動(dòng)智算中心（呼和浩特）定位于服務(wù)全國的萬卡訓(xùn)練算力池，建設(shè)近2萬張AI加速卡，可提供6.7EFlops（FP16）智能算力。項(xiàng)目采用創(chuàng)新的全系統(tǒng)節(jié)能方案，綠電使用比例達(dá)到77％，同時(shí)運(yùn)用“雙層雙聯(lián)”微模塊、余熱回收等新技術(shù)實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)降耗提效，PUE可低至1.15，打造了行業(yè)領(lǐng)先的綠色低碳智算中心標(biāo)桿。

中國電信（國家）數(shù)字青海綠色大數(shù)據(jù)中心全年314天不開啟空調(diào)，通過自身儲(chǔ)備碳匯實(shí)現(xiàn)“碳中和”，以“綠色、零碳、可溯源”為典型特征實(shí)現(xiàn)100%清潔能源供電，每年減碳約30萬噸，相當(dāng)于植樹造林2000萬棵，PUE值也能保持在1.2以下。

中國聯(lián)通（懷來）大數(shù)據(jù)創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)園，利用所在地的自然冷量，來減少對(duì)制冷設(shè)備的依賴，可節(jié)約冷卻能耗40%，預(yù)計(jì)年節(jié)約用電量約3.2億度，減少二氧化碳的排放量約29.1萬噸。并引進(jìn)國際先進(jìn)的間接蒸發(fā)冷卻技術(shù)，充分利用自然冷源為數(shù)據(jù)機(jī)房提供24℃的送風(fēng)，將綠電使用率提高到80%以上，PUE值降到1.2以下。

秦淮數(shù)據(jù)“環(huán)首都·太行山能源信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)基地”是綠色低碳數(shù)據(jù)中心的典范。該基地接入綠電市場(chǎng)交易系統(tǒng)，配套建設(shè)可再生綠色能源發(fā)電基地，形成從發(fā)電、電力輸配到用電一體化的閉環(huán)模式。其全年平均運(yùn)行PUE為1.16，遙遙領(lǐng)先行業(yè)平均水平。

萬國數(shù)據(jù)上海四號(hào)數(shù)據(jù)中心被上海經(jīng)信委授予“零碳標(biāo)桿數(shù)據(jù)中心”，通過水電直購的方式，使綠電比例達(dá)到95%，在IT負(fù)載增長30%的基礎(chǔ)上，二氧化碳排放量同比下降超過10%。此外，上海四號(hào)是萬國數(shù)據(jù)全國首個(gè)部署鋰電池儲(chǔ)能電站技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，自2018年10月開始，通過在谷時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)能充電、峰時(shí)平時(shí)進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)了包括數(shù)據(jù)中心鋰電池的梯次利用，優(yōu)化供電容量降低數(shù)據(jù)中心成本。

萬國數(shù)據(jù)上海四號(hào)數(shù)據(jù)中心

綠電應(yīng)用的挑戰(zhàn)與未來

綠電在數(shù)據(jù)中心行業(yè)應(yīng)用前景廣闊，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)?？缡^(qū)交易難度較大，綠電資源主要分布在“三北”地區(qū)，而需求集中在東南部沿海地區(qū)。新能源供給的間歇性和波動(dòng)性給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)，跨省區(qū)輸電距離遠(yuǎn)且損耗成本高，影響了高耗能企業(yè)的需求。

為了確保數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展，必須采取多管齊下的策略。首先，政策支持和激勵(lì)措施至關(guān)重要。政府應(yīng)繼續(xù)推動(dòng)綠色能源政策，提供稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼，鼓勵(lì)企業(yè)投資綠色能源項(xiàng)目。其次，技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵。通過研發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，如高效冷卻系統(tǒng)、智能電網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)，可以顯著降低數(shù)據(jù)中心的能耗。

綠電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用不僅是應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)的有效途徑，更是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

隨著AI技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大，國家雙碳戰(zhàn)略的深化，綠電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用將成為趨勢(shì)。政策支持和技術(shù)發(fā)展將使綠電在未來的數(shù)據(jù)中心中發(fā)揮更重要的作用，為數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展提供能源保障。

為分享綠色智算建設(shè)成果，樹立可供學(xué)習(xí)的典型案例，促進(jìn)企業(yè)溝通與合作，中國智算產(chǎn)業(yè)綠色科技大會(huì)【點(diǎn)擊鏈接了解大會(huì)詳情：http://www.pcshw.cn/Special/2024CICIC/】啟動(dòng) “尋找數(shù)字產(chǎn)業(yè)「新質(zhì)生產(chǎn)力」行動(dòng)計(jì)劃”綠色智算典型案例征集。