2025年算电协同探索：数据中心的灵活性挖掘研究报告-北京交通大学（陈敏）

第十一届电气学科青年学者学科前沿研讨会北京交通大学算电协同探索：数据中心的灵活性挖掘研究2025年12月20日江苏·南京2目前研究方向：负荷侧调控，尤算力中心负荷灵活性挖掘研究。工作/教育背景：·2025.06至今，北京交通大学电气·2021.07-2025.06,清华大学电机系，博士后(入选清华大学惠妍人才计划，博士后合作导·2016年在南京理工大学取得学士学位；2021年在东南大学取得博士学位，2019-2020年在美学术兼职：北京交通大学智慧能源电力系统团队在读博士/硕士研究生140余名■长期研究智能电网与能源互联网运行、保护、控制和恢复■科研项目80余项，发表学术论文500余篇，专利70余项教投，博导院党委副书记，教投，博导院党委副书记，副院长教授，博导吴翔字李猛副教授，博导副教授，博导教投，博导人事处制处长倪平浩高级实验师，硕导张大海教授，博导副教授，硕导张放教授，博导电力系党支书副教授，硕导郝亮亮副教授，博导副教授，硕导罗国敏别教授，博导副教授，硕导3汇报提纲二、创新成果1:针对算力中心负荷时空灵活性的需求响应基本理论三、创新成果2:算力中心内部各设备的灵活性挖掘与调控研究背景口算力负荷的特征··时空灵活性·成本敏感性·阶段性发展特征·可靠性要求高参考文献：郭庆来，陈敏，等.算力电力协同：思考与探索白皮书(2025)./s/WBwRuUhJ14MC4UcaS7WwJQ(清华大学&北京火山引擎技术有限公司联合发布)www.国家发展改革委国家能源局国家数据局关于印发《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》的通知发改能源〔2024〕1128号六、新能源系统友好性能提升行动(十四)实施一批算力与电力协同项目。统筹数据中心发展需求和新能源资源禀赋，科学整合源荷储资源，开展算力、电力基础设施协同规划布局。探索新能源就近供电、聚合交易、就地消纳的“绿电聚合供应”模式。整合调节资源，提升算力与电力协同运行水平，提高数据中心绿电占比，降低电网保障容量需求。探索光热发电与风电、光伏发电联营的绿电稳定供应模式。加强数据中心余热资源回收利用，满足周边地区用热需求。2024年7月25日(十四)鲜新算力电力…发次数疡〔2027〕1779分支持国家松密节点地区利用“斋网荷做”等警型电力泉妮模式。面向国家枢密书点内部及国家松生书点之同开嘱算力电力协同试点。探索分右式新能源参与梁电交思。绑升数据中心集婴电力实给便利座。充分利用数据中心困时电力资源。陡力成本。鼓质数据中心网开候碳汇互认结算探索，指动东四部国家相纽节点网开膜硫汇补偿试点。(国家发展改革委、国家能源研究方向算力电力协同--算力中心负荷的灵活性建模与优化问题1(宏观):针对算力中心负荷的时问题1(宏观):针对算力中心负荷的时创新成果1:针对算力中心负荷时空灵创新成果1:针对算力中心负荷时空灵支撑科技项目国家自然科学基金青年基金项目(主持，结题获评“优秀”)、中国博士后科学基金面上项目(主持，结题)、北京字跳网络技术有限公司学术合作项目(骨干，结题)、清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室课题(主持，在研)等支撑科技项目5创新成果1:针对算力中心负荷时空灵活性的需求响应基本理论灵活性刻画将新兴的时空灵活性纳入已有的供需互动理论体系支撑材料：6创新成果1:针对算力中心负荷时空灵活性的需求响应基本理论以上),有效降低了算力中心负荷时空灵活性的分析难度。算力中心负荷的时空灵活性等值聚合建模算力中心负荷的时空灵活性等值聚合建模顶始狭射模型抽象算力网元件抽象算力需求流顶始狭射模型抽象算力网元件抽象算力需求流算力算力约束和变相同算力中心负荷空间灵活性在电力网中的“等值”表现虚拟发电机约束规模变量规模原始映射模型提出的等值模型54213%235623原模型约*921量468创新成果1:针对算力中心负荷时空灵活性的需求响应基本理论PartPart2调度：基于算力中心负荷时空灵活性等值聚合模型，提出了面向网络状负荷灵活性的电力系统运行与规划方法。实现了将网络化灵活性纳入电网调节，可有效降低电力系统运行和规划成本：电力系统运行成本降低10%(IEEE30节点系统，算力负荷占比9.6%);规划成本降低7%(IEEE24节点系统，算力负荷占比26%)。面向网络状负荷灵活性的电力系统运行与规划时刻电力系统运行成本降低10%(算力中心负荷占比9.6%)电力系统算力系统电力系统算力系统G规划成本降低7%Fiz.9.OpinalIDCbddspaxhFiz.9.OpinalIDCbddspaxhfoelic创新成果1:针对算力中心负荷时空灵活性的需求响应基本理论间的激励不相容问题，借鉴电力市场中“全成本补偿”思想，提出面向网络状负荷灵活性的需求响应定价方法。可收益均非负(IEEE24节点系统，算力负荷占比9.6%时，算力中心运营商的总用电成本减少了279%)。面向网络状负荷灵活性的需求响应定价对应的拉格朗日函数约束：数据中心负荷空问灵活收益再分配收益再分配ILMP_ILMP_于贡献因子理论):节点电价降低数据中心负荷空间灵活性调节补数据中心负荷空间灵活性调节补用户的能源采购价格：国负荷国负荷活，并进行：根据净效益溪试原则R,调节成本(S/R,调节成本(S/MW)结泉547.市场收入充足2相容2创新成果2:算力中心内部各设备的灵活性挖掘与调控截至目前：整体思路电源层面算力层面2-1:以业务为核心，多层分级的灵活性挖掘架构2-2:储备一体电池的灵活性挖掘与调控在保障算力用能可靠性的前提下，实现优化算力负荷用能结构与成本(对内),并提升新能源系统友好性能(对外)论文/专利：发表论文3篇(含以第一作者与互联网头部企业北京字跳网络技术有限公司联合发表1篇);受理发明专利6项(含联合申请);以第二作者第一作者)发布“算力电力协同：思路与探索白皮书(2025)”。2025数字中国创新大赛区综合能量管理技术”,入选第五批《国家重点推广的低碳技术目录》;以及其他。创新成果2-1:以业务为核心，多层分级的灵活性挖掘架构②算力中心③局部电网(算力集群)层面灵活性②算力中心③局部电网(算力集群)层面灵活性④大规模“算力网+C.蓄电池!C.蓄电池!不间断不间断E.园区内常见E.园区内常见辅助能源柴发为例柴发为例电刀流F.外电：2组市政电力进线为例协同促进能效提升探索与实践方案赛一等奖(赛事最高荣誉)(清华大学&北京火山引擎技术有限公司联合发布)11创新成果2-2:算力中心内部通信电源侧储备一体电池的灵活性挖掘与调控■创新：提出算力中心内部HVDC侧储备一体电池闲置灵活性的高溢价应用场景、调控方法。其中，区别于独立储能，创新性体现在与算力需求紧密耦合。■效果：可以同时实现1)提高算力需求承载量，可达11%(某真实仿场景中);2)平抑智算负荷波动，缓解因智算负荷剧烈波动所引发的潜在供电风险；3)向电网提供负荷侧灵活性，减少月电费3%-6%左右(某真实仿场景中)。算力中心内部算力中心内部HVDC侧储备一体电池闲置灵活性的高溢价应用场景的实现原理功率功率功率功率时间(a)列头柜总负荷的50%时间(a)列头柜总负荷的50%→时间功率功率功率平抑负荷波动(a)列头柜总负荷的50%(c)单路HVDC带载量(b)单路HVDC侧储备一体电池负荷功率功率灵活性(下调)(a)列头柜总负荷的50%(c)HVDC带载量功率(约稿，清华大学&北京字跳网络技术有限公司联合发表)12创新成果2-2:算力中心内部通信电源侧储备一体电池的灵活性挖掘与调控■创新：提出算力中心内部HVDC侧储备一体电池闲置灵活性的高溢价应用场景、调控方法。其中，区别于独立储能，创新性体现在与算力需求紧密耦合。■效果：可以同时实现1)提高算力需求承载量，可达11%(某真实仿场景中);2)平抑智算负荷波动，缓解因智算负荷剧烈波动所引发的潜在供电风险；3)向电网提供负荷侧灵活性，减少月电费3%-6%左右(某真实仿算力中心内部HVDC侧储备一体电池闲置灵活性挖掘的关键技术1#市电油机2#市电电池HVDC1列头柜(其他对储备一体◆在实际中“唤醒”通信电源侧储备一体电池闲置灵活性，需要两个关键技术：a)有效的算力需求功耗预测技术b)融合该高溢价应用场景的储备一体系统调控技术拟依托清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室课题(主持，在研)等，与相关企业联合研发[1]陈敏，郭庆来*,井汤博，潘宇，翟思成，李子豪.算电协同探索：HVDC侧储备一体电池灵活性挖掘[J].电力建设，2025,46(2):1-12.(约稿，清华大学&北京字跳网络技术有限公司联合发表)人才培养：·清华大学博士生2名(协助)、本人世纪互联字节跳动国网公司世纪互联字节跳动国网公司清华大学电机系博士后北京交通大学电气工程学院副教授合作导师：郭庆来教授项目执行·清华