【方案】2026绿色低碳发展视角下数据中心算-电协同优化解决方案

政策脉络×产业生态×应用场景×标准化建设2026绿色低碳发展视角下数据中心

算-电协同优化解决方案

。录目CONTENTS02关键技术难点分析03

解决方案及研究基础01

研究背景与意义录目CONTENTS02

关键技术难点分析01

研究背景与意义03

解决方案及研究基础研究背景能源转型背景下，以新能源为主体的新型电力系统电源侧具有强随机、强波动性，源侧灵活调节能力下降，亟需

挖掘需求侧灵活性资源支撑源荷动态平衡和新能源消纳。电力系统在供给保障、系统平衡、经济运行等领域面临挑战数据中心：挖掘灵活调节潜力数据中心

储能

IT设备空调100%5.7“绿色地碳发展”目标

火电装机容量占比(%)

■中国新能源装机规模(亿千瓦)爱

2016

2018

20192020_20212022电源侧：灵活调节能力不断减弱7.94

6.5新型电力系统12.1310.6320152016201701120129.342006人工智能自1956年诞生以来，经历了三次发展浪潮，并在深度学习兴起后进入快速演进阶段。当前，

以大模型和生成式人工智能为代表的新一轮技术突破加速涌现，推动AI模型迈入规模化发展阶段，算

力需求持续跃升。AI竞争已不仅只是算法竞争，也是算力支撑能力竞争。2022产品级ChatGPT发布，AI爆发当前大模型快速发展Al进入规模化部署阶段随着应用部署扩展，推

理负荷还会形成持续性

电力需求。100P(155myAl

模型训练参数截至2025年底，我国生成式人工智能用户已

约

达6.02亿，,算力规模达到1590

EFLOPS,

主流大模型参数规模已迈入数千亿级别。20121986

BP算法推动1957

神经网络训练感知机提出神经网络萌芽破习突学得度取深国产大模型快速发展进入应用部署阶段大模型规模化阶段2022-至今1956达特茅斯会议AI

概念提出研究背景算法探索阶段1956-1985

深度学习发展阶段1956-19852024模

型

训

练

能

耗

(

M

W

h

(AI模型规模扩张带来能耗快速增长，AI竞争正在转化为“算力成本”竞争。·

单位Token算力成本=单位Token消耗电能×电能成本美国：高端芯片优势×常规电网

中国：绿电直连模式下的成本优势尽管当前美国在高端算力卡效能上占据一定优势，但是中国完全可以依托超低成本的绿电模式，

在总体上“单位Token算力成本”上实现反超。单位Token

消耗电能【华为昇腾910B:约0.875W/TFLOPS】单位Token

消耗电能【英伟达H100:约0.354W/TFLOPS】超低电能成本【中国供能成本：≥0.05元/kWh】常规电能成本【美国常规电价：约0.59元/kWh】研究背景×物理架构难题：功率密度逼近极限GPU机柜功率密度极限GPU机柜功率密度逼近通用服务器100倍，正迈向兆瓦级极限。

传统交流(AC)架构缺乏毫秒级高频功率补偿能力，对电网冲击极

大，且难以高效挂载大容量储能，已达物理承载上限。运行模式难题：源荷时空错配算力资源主要集中在东部，而清洁能源集中在西部。风光发电具有显著间歇性，导致能源供应与算力负荷在秒/分钟级尺度上极难实

现精准协调。从愿景到现实：迈向高比例绿电支撑数据中心的两类关键挑战：研究背景Deepseek(深度求素)通义千问(Alibaba)文心一言(百度)面向100%新能源消纳的数据中心用能模型Kimi

(

月之暗面)

智谱GLM

(ChatGLM)

豆包(字节跳动)

·在运行层提高数据中心主动调节能力，实现算力

负荷曲线和绿电出力曲线的适配。面向高密度算力负荷的全直流供电架构·在物理层重构全直流供电架构，彻底解决高密度

算力负荷的物理供电瓶颈。研究意义战略破局：硬件重构与智能调控的深度协同未来Tokens

出口战略录目CONTENTS02

关键技术难点分析03

解决方案及研究基础01

研究背景与意义传统交流(AC)架构全直流架构功率密度逼近通用服务器承载上限可以支撑兆瓦级高密度机柜电能转换环节多次交直流转换，能量损耗极高减少转换级数，大幅削减转换损

耗高频功率补偿缺乏毫秒级高频补偿，电网冲击

大具备瞬态高频补偿优势，响应极

速大容量储

能集成难以在供电总线上直接高效挂载直流母线直连大容量储能设备DC

DC10kV

10kVDC800V系统…

机

柜全直流DC48V·

适应100%新能源的稳定可靠全直流供电系统构建难：新能源波动、间歇性影响供电可靠性；Al负载冲击、随机性影响电网稳定性；全直流系统故障发展快，多级保护配合难。关键技术难点分析-

面向高密度算力负荷的全直流供电架构数据中心全直流供电架构的技术优势：数据中心首先，构建计及多变换器调制边带频率混叠与负载功率随动特性的多变换器模型；然后，研究系统稳定性

判据与稳定边界；最后，提出虚拟惯量增强的高抗扰致稳控制策略，提升系统抗扰能力，保障全直流系统

全局稳定。关键难点1:高密度算力负荷冲击与多变换器耦合作用下，全直流供电系统稳定机理不清、致稳控制困难：Vmday)

d,(a)V.(ay-a)]

d,U(

a,-

a

月aMAm₃-

的2]-V=A(a,+ap)

dLo,+op)调制信号PWM调

制

器

的混

叠

效

应反馈控制器变换器多频率建模关键技术难点分析——面向高密度算力负荷的全直流供电架构—

致

稳

控

制

加

入

前-

-

-

致稳控制加入后10²

351Hz10³

频率/Hz全直流供电系统

致稳控制技术模型1

Vy虚

拟惯

量

yS预

测

控

制90-90多机系统稳定性判据虚拟惯量增强策略致

稳

提

升切换策略负阻尼区域10*2×10⁴位/。-18010CMK(a,+a,)aMVap)幅

值

/

d

B首先，研究绝缘监测与漏保协同机理；然后，提出变换器主动限流与开关级差配合的接地/短路选择性保护

技术，通过协调故障电流抑制、故障区段判别与保护动作时序，实现故障快速隔离与非故障区连续供电；最后，提出无感切换与控保协同策略，保障关键负荷连续供电，实现系统可靠运行。关键难点2:全直流供电系统故障传播快、保护配合难，单点故障易引发关键负荷失电风险。主

动

限

流直流机柜100%

新能源供电A区100%

新能源

供电B区NP800V/IT负荷

储能关键技术难点分析-

面向高密度算力负荷的全直流供电架构新能源电网切换新

能

源

供

电

电

网

供

电IT

负

荷DC

10kVDCTDC

800VIT

负

荷感

换法

保无

切方

控级差配合与选择保护绝缘监测与漏保协同可

靠

提

升超

容IT设备环控设备储能设备算力任务迁移与编排(时空灵活性)温控设定与冷量调节(热惯性)调整储能充放电(新能源时序平衡能力)·面向100%新能源消纳，数据中心可依托IT设备、环控系统和储能设备协同调节，形成多时间尺度、多类型资源耦合的柔性用能能力。地理上分散的多个数据中心通过光纤可以进行数据传输，并与其之间传输数据的光纤网共同构成数据网络。关键技术难点分析——面向100%新能源消纳的数据中心用能模型数据中心负荷的调节特性：独立数据中心：传统机房调节数据中心负荷互联数据中心关键技术难点分析——面向100%新能源消纳的数据中心用能模型关键难点1:储能参与数据中心柔性用能调控时，数据中心对其响应可靠性和连续支撑能力要求极高，而储能健康状态动态变化快、退化机理复杂首先，构建储能健康状态快速感知与高精度评估方法，实现SOH的在线监测与退化预警；然后，

研究计及健康状态约束的储能可调能力表征与运行边界分析方法；最后，形成兼顾设备可靠性与

柔性调节需求的储能协同控制策略，支撑数据中心安全稳定运行。Module1储能健康感知与评估(Electrochemistry&FrequencySweep)传统感知退化预警电化学检测数据取率监测退化预警快速监测信Module3协同控制储能协同控制策略冷冷负荷数据中心IT负载可生源电源关键负荷协调控控制略新能源波动平抑关键负荷支持Module2健康约束下的可调能力评估安全操作安全区区可用功率柔性调节安全稳定运行可

用客量安全操作区区运行边界分析备用能力运行旋界分析SOH在线监利退化预警

高精度评估SOH信息的安全操作区区约制边界分析主动激励

序列扫频储能健康状态特集群可用功量可用功率容量控量功率可活性图深度强化学习任务调度模型Hibkenlayes任务逻辑

数据逻辑

在线决策GPU任务规划DAG

-

>

逻辑规划调度器->并行执行计算任务执行拓扑关系从任务执行底层逻辑出发，首先，基于有向无环图

(

DAG)表征异构任务执行的静态拓扑与逻辑

依赖；然后，引入弹性资源管理与优先级调度策略，表征并行任务执行的动态弹性与资源约束。

进而，构建融合

PUE、CUE、用能成本、可调节能力及服务质量

(

SLA)

的多目标优化函数，并

采用深度强化学习算法，使其能够通过与环境的持续交互，自主学习并动态逼近上述多目标下的

最优调

度

策

略。关键难点2:在对数据中心可调资源进行聚合时，需要考虑其大规模、高并发和复

杂依赖关系等特性关键技术难点分析

面向100%新能源消纳的数据中心用能模型多目标下的最优

调度策略CUP任务规划融合PUE、CUE、用能成本、

调节能力及SLA存储器任务规划任务逻辑数据中心设备能耗模型服务器设备负载建模数据制冷设备热力学建模其他设备建模从系统耦合机理出发，首先需要建立负载->算力->功耗->热耗的精细化映射模型，建立算-冷-电

深度耦合的多时间尺度模型。在此基础上，需构建多时间尺度协同的优化调度框架，并通过融合

新能源出力与算力任务预测生成多尺度场景集；基于分解协调+滚动优化的方法，将优化问题分

解为秒级(任务迁移/储能调节)、分钟级(制冷功率/蓄冷罐调控)和小时级(任务规划/冷机启

停)的分层决策。关键难点3:算力的秒级/毫秒级弹性、制冷单元的分钟级响应与电力跨秒至小时

级的调控能力，存在巨大的时间尺度差异，导致单一的协同优化策略难以生效。关键技术难点分析-

面向100%新能源消纳的数据中心用能模型数据中心调节模型服务器调节潜

力模型制冷设备调节

潜力模型数据中心算

力-电力-制

冷多时间尺

度调控模型数据中心历史数据计算任务历史分解协调

+滚动优化负载历史数据录目CONTENTS03

解决方案及研究基础02关键技术难点分析01

研究背景与意义03

算电协同的核心要求：

1）算随电调

，算力负荷主动适配电力系统。利用算力负载的时空可调节性

，主动响应电网状态

，主要服务于提升新能源消纳、保障电网稳定。2）电随算用，电力资源动态优化满足算力需求。即电力系统根据算力负荷的特性和需求，动态优化配置电力资源。

算电协同的实际做法：

1）基建层面：将算力基础设施的布局与电力资源禀赋、电网规划深度绑定。如引导实时性要求不高的算力负荷向西部新能源富集地区转移，实现电力规划主动适应算力布局。2）管理层面：建立统一的协同调度平台，实现算力任务与电力资源的跨时空动态匹配。

3）机制层面：构建电力市场与算力市场联动的交易体系，如支持算力企业直接参与电力市场化交易等。4）技术层面：建立统一的标准和接口等。图：源网荷储主要模式图：算电协同框架解决方案-算电协同框架

“双碳”目标‘

新型电力系统

供给侧新能源电力占比提升需求侧电气化渗透率提升

供需两侧稳定性承压措施1：提升发电侧功率预测

措施2：电网侧新型电力系统措施3：市场化交易匹配供需

措施4：提升用户侧能源成本敏感性软件赋能功率预测软件交易管理、辅助报价决策、

调度软件综合能源管理运营、虚拟电厂平台软件算电协同对各主体带来的变化：

1）

IDC企业：从机柜出租到能源运营。过去IDC大多单纯从电网购电，

自身配备柴发、燃气轮机、

UPS等电源应急，主要用煤电。未来降碳要求下绿电占比需显著提升，

因此采取绿电直连、配置储能&分布式光伏、参与电力交易与需求响应等方式匹配用电需求的同时提升整体项目经济性。

2）新能源企业：市场机会与技术要求均提升。未来可以与IDC企业合资建设电站，或直接签署绿电直供合同，市场空间扩大，但同时需要提升发电预测精度、参与电力市场交易的能力，以及与算力负荷曲线匹配的灵活性，以更好地满足IDC对供电稳定性和经济性的双重需求。3）电网：需要管理更复杂的源网荷储资源，部分投资可能从单纯的输配电网扩容，转向支持微电网、园区级源网荷储、数字化调度平台等融合性基础设施。4）能源IT：增量需求涌现，包括算电协同调度/运营系统、虚拟电厂（VPP）管理平台、高精度新能源与算力负荷预测软件、微电网/储能管理系统等。图：

一图看懂算电协同背景下带来的能源IT机遇解决方案-算电协同框架03

是什么：虚拟电厂是将不同空间的可调负荷、储能、微电网、电动汽车、分布式电源等一种或多种可控资源聚合起来，实现自主协调优化控制，参与电力系统运行和电力市场交易的智慧能源系统。既可作为“正电厂”向系统供电或控制可调负荷调峰，又可作为“负电厂”加大负荷消纳，配合填谷，能够实现配电网侧新能源的聚合管理、就地消纳、灵活运行。

怎么赚钱：本质将用户侧零散的调节能力，转化为电网认可的灵活性商品，通过多级市场套利与补贴分成获利。虚拟电厂运营商和负荷聚合商通过聚合电力用户可调负荷进行需求侧响应，一方面可以节约用户能源费用获取收益，另一方面可获得参与需求侧响应的电量补贴收入。

环境变化：商业模式依赖于价格机制完善

，过去的最大卡点有望在电力交易市场化后迎来本质变化。虚拟电厂过去主要做的是最基础的调度需求响应，下一阶段将转变为参与电能量市场交易。未来随着：

1）供给：准入严格；

2）需求：电力现货加速推进

，政策出台明确27年/30年目标

，虚拟电厂迎来良好发展机遇

，建议关注具备用户侧资源的运营厂商。

图

：虚拟电厂的典型结构图

：虚拟电厂总体技术架构图

：虚拟电厂聚合调控关键技术解决方案-算电协同框架

微网与园区能源管理：许多算力中心建设在能源富集区（如“东数西算”节点）

，往往配套建设分布式光伏和储能，催生对园区级微网能量管理系统的需求。

定义：微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统，具备微型、清洁、自治、友好四大特征。

空间：

当前整体微电网渗透率仍处低位，

未来发展空间广阔。基于一定假设：

1）根据国家电网，

国内供电电压等级在10kV及以上的工商业用户超过200万户；

2）参考公司公告及手动爬取的订单金额，假设微电网系统的平均单价区间在80-200万元；考虑不同渗透率情况下的市场空间体量，可得在系统单价100万、渗透率20%情形下整体微电网市场空间可达4000亿。图：微电网应用场景图：

2022微电网管理细分需求领域（%）图：微电网行业空间测算（亿元）2002000400060008000100001200014000160001800020000160160032004800640080009600112001280014400160001801800360054007200900010800126001440016200180001001000200030004000500060007000800090001000014014002800420056007000840098001120012600140001201200240036004800600072008400960010800120005%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%35.0%40.0%45.0%50.0%80800160024003200400048005600640072008000渗透率假设（%）微电网行业空间测算（亿元）系统单价假设（万元）解决方案-算电协同框架

算电协同的难点：双重不确定。传统的电力预测只关注“源”和“荷（传统用电）

”,而算电协同要求同时精准预测“新能源出力”和“算力负载需求”。任何一方的预测偏差

，都会导致绿电消纳不足（弃风弃光）或算力任务中断（服务降级）。

如何做好算电协同：算电协同强调源网荷储一体化，强调整体系统运营。做好算电协同需要：

1）发电侧：风光出力预测（功率预测）

；2）负荷侧：算力任务调度（相关调控系统等）；3）电价侧：现货价格预判（电力交易辅助决策）

；4）电网侧：阻塞/备用预判。图：算电协同调控系统示意图图：新能源大发时间段负电价现象较为普遍图：电力现货交易涉及多变量决策解决方案-算电协同框架采用原位热动力学分析方法，建立储能阻抗特征与老化衰变的直接映射模型，揭示储能电池正负极材料劣化趋势，掌握阻抗特征，揭示电池电化学衰变与电化学阻抗特征之间的映射关系，

分析电池正负电极活性材料劣化演变规律。·PengJ,MengJ,WuJ,etal.Acomprehensiveoverviewandcomparison

of

parameter

benchmark

methodsfor

lithium-ion

battery

application[J].Journal

ofEnergy

Storage,2023,71:108197..·彭纪昌，刘凯龙，孟锦豪，等.基于变参数结构的锂离子电池建模方法[J].机械工程学报，2024,60(14):298-305.Capacy(mAom⁴cycenw

rle-1Data0.50.6

0.70.8Z'(w)[Ohms]

le-1创新点1:动力电池劣化机理映射电化学衰

减机

制电极活性材料劣化演变情况0.08

0.04

0.00宽频阻抗特征容

量

(

A

h

)EFC研究基础1-动力电池健康状态非侵入式主动评估方法提出主动激励序列优化设计方法，从功率谱优化设计及噪声点聚类分析两个层面提升检测效率，实现微扰动注入下

的阻抗谱精确提取，阻抗激励测试周期小于10s,

提升了阻抗谱提取精度，全频段RMSE小于0.41%单体电池阻抗数据精确提取·PengJ,MengJ,DuX,etal.Afastimpedancemeasurement

methodfor

lithium-ion

battery

using

powerspectrum

property[J].IEEE

Transactions

on

IndustrialInformatics,2022,19(7):8253-8261.·专利：基于典型特征向量的动力电池筛选方法创新点2:动力电池宽频阻抗快速提取方法研究基础1-动力电池健康状态非侵入式主动评估方法ReakD电池组内单体电池全频段和工作SOC区间计算结果全频率段，多温度、SOC状态下，阻抗提取误差小于0.41%以内。Kramers-Kronig

变换验

证阻抗提取精

度达±0.2%。激励信号全频段功率谱提升阻抗计算精度阻抗计算结果600aA2060Fraunyt)RafenmnpIemm2amnFreang(ib)00156000含宽频阻抗的多状态融合模型宽频阻抗机理模型Capacity

Retention(%)86420历史周期数据模型单体样本老化特征区域样本离群特征-2L

-4

-2

0

2提出基于阻抗特征+历史数据混合驱动的电池安全性劣化评估方法，实现了电动汽车电池健康状态诊断及安全状态

预警，电池健康状态估计精度≥98.2%。CycleNumber故障正

常不一致·Fan

C,Liu

K,Zhu

T,et

al.Understanding

of

lithium-ion

battery

degradationusing

multisine-based

nonlinear

characterization

method[J].Energy,2024,290:130230.·

专利：

一

种基于KNN

算法的储能电池健康状态综合判断方法，

一种基于优化多层残差BP深度网络的蓄电池寿命预测方法创新点3:基于阻抗特征的动力电池安全性劣化评估方法研究基础1-动力电池健康状态非侵入式主动评估方法电池健康状态诊断电池安全状态预警依托现有电池健康评估研究基础，将储能SOH快速监测、安全状态预警与可调能力分析相结

合，研究面向数据中心场景的储能健康约束表

征方法，支撑储能参与数据中心可靠性保障与

柔性用能协同控制。2025

年

度

电

力

创

新

奖证

书成

果

名

称，动力电池本体安全与充电桩高效运行关键技术及应用成

果

类

别

：技术成果奖

励

等

级：一等奖获

奖

者

；南京工程学院证书编号，

PA2025J-1043-001STRIALEnergyMATICSStorage研究基础1-动力电池健康状态非侵入式主动评估方法I:稳态工况u:

直流故障限流工况LD叶控制信号D抽外环NQ轴外环环流抑制控制器UHD辅

助

通

流

支

路D3主

支

路

支

路b)辅

助

通

速

支路

辅助

通

放

支

路o主支

路d)·[1]SongTang,MinChen,GuanlongJiaandChenghaoZhang.Topologyofcurrent-limiting

and

energy-tansferring

DC

circuit

breakerfor

DC

distribution

networks[J].CSEEJournalofPowerand

EnergySystems,2020,6(2):298-306.·

[2]唐诵，贾冠龙，张成浩，贺之渊，陈敏.适用于直流电网的预限流型直流断路器拓扑[

J].电力系统自动化，2020,44(11):152-162.分断电流降低51.9

%16.68kAABB

拓

扑故障电流1551.9%3.8ms缩短57.9%本文所提拓扑故障电流1.6ms1.005

1.01ABB拓扑中

MOA耗散能量38.2MJ本文所提拓扑中

MOA

耗散能量18.4MJ总故障能量降低41.8%0.991.011.021.031.04通过利用AC-DC变流器的直流降压裕度实现直流系统“源侧降压”限流。

通过引入额外限流电感及辅助支路协同实现直流系统“网侧增阻”限流。创新点1:源网侧主动限流设备拓扑及控制策略研究基础2-直流供电系统故障电流抑制与保护技术时间/s故障能量对比时间/s故障电流对比网侧限流器拓扑与控制时序源侧变流器限流控制策略电容均压底层

调制分断时间耗散能量]×10⁴交

旋

电

或

内

环

控M故

障

电

流

/

a

u

r

/

k

ALcs子模块0.9951.01510故障限流

器中限流电感Lrci/

mH关键参数灵敏度分析可

行

区

线140限

流

参

数安

全

边

界1

40限流电抗器Lcu

(mH)Linel227km区域2换流站DCCB限流器m

限流电抗器区域3

输电线路区域4219kmMMC3

Line3

C4基于直流供电系统故障电流高精度计算模型与快速解析模型，构建混合模型驱动的限流设备优化配置方法，利用多

维参数可行域反解与智能算法结合，求解限流保护设备的最优帕累托解集。网侧限流阻抗Lgna(mH)Uae(p.u.)[1]SongTang,MinChen,GuanlongJia,ChenghaoZhang,FengJiang,Zhiyuan

He,HuanYangandWuhua

Li.Centralized

LocatingStrategy

of

Fault

CurrentLimiters

in

MMC-Based

Multi-terminal

HVde

Grid[J].IEEE

Journal

of

Emerging

and

Selected

Topics

in

Power

Electronics,2021,9(6):7032-7044.创新点2:混合模型驱动的直流供电系统限流设备优化配置研究基础2-直流供电系统故障电流抑制与保护技术直流电网最障阳流装置胁问设计方案/组最优限流保护方案成本对比■直

流电

抗温■

MMCI

区

域

刷

流

器■

MMC2

区

域

限

流

器

=

MMC3

区域限流器■

MEC4

区

域

刷

流

器故障电流峰值Ia(KA)环形直流供电系统分区设计限流设备帕累托解集多维参数可行域反解故障限流器La(mH)直流断路器分断电流故障电流峰值(kA)副流装配息眼本申/刀元MMC区域1126km96kmLine2L/

mHLine12104ua1002002依托现有直流供电系统故障电流抑制与保护技术，可将源网侧主动限流拓扑、故障电流快速

解析及限流设备优化配置方法进一步迁移至数

据中心全直流供电系统中，研究面向高可靠供

电场景的故障抑制与分区保护策略。荣誉证书HONORARYCREDENTIAL为表彰2024年度中国电工技术学会科学技术奖获得者，特

颁

发

此

证

书

，以资

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者：曲

言

工

程

学

院研究基础2-直流供电系统故障电流抑制与保护技术科学技术奖书工业科学技术奖获证

书临号

：202451-10-D06రాణికS根据获