电力与算力协同发展蓝皮书

电力与算力协同发展蓝皮书发布电力与算力协同发展专委会2024年8月性别电力与算力协同发展专业委员会EPPCProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentof2018年72月27日ElectricPowerandputingPower2024年7月3日2024年7月15日2024年8月1日2024年8月23日筹备期策划期撰写期完善期发布期>背景定位>内容框架整理素材征求意见>宣传解读>资源聚合>明确分工分工协作采纳修改>指导工作>充分调研>材料搜集集体讨论内容审校>收集反馈内容编撰31家主编单位某著名企某著名企业、中国信息通信研究院会员单位主要参编单位某某著名企业经济技术研究院、中某著名企业、某著名企业、天津大学、北京理某著名企业、深圳某著名企业电力与算力协同发展专业委员会ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower本报告案例均来自媒体公开报道资料。报告对可能涉及的数据进行了脱敏处理，对引用的相关文献进行了说明。贯彻落实新时代中国特色社会主义思想重要实践践行中国式现代化，发展新质生产力推动能源数字高质量发展支撑数字中国、能源转型落实双碳目标顶层框架电力与算力协同发展Contents目录0102030405发展需求形势意义内涵特征实施路径保障措施电力与算力协同发展专业委员会一、发展需求ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展概况用电需求国家政策推动我国算力总规模方面，达到了230EFLOPS,居全球第二位,同比增长27.8%。在用算力中心机架方面，总规模达到810万标准机架，近5年增速近30%。产业布局优化八大国家枢纽节点，十大数据中心集群。枢纽某省市内-边缘算力梯次布局体系。从通用算力占主体演变通用-智算-超算协同发展格局。赋能实体经济从互联网、电子政务等领域向服务、金融、制造、交通、医疗等行业渗透。算力成为传统产业智能化改造和数字化转型的重要支点。融合链接服务x发展电力与算力协同发展专业委员会一、发展需求ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展概况用电需求1.算力产业能耗高，电力消费占比大2.人工智能下算力能耗井喷式增长2023年，我国算力核心产业规模达到2万亿元，算力中心能耗总量1500亿千瓦时，同比增长15.4%。GPU服务器的能耗功率是CPU服务器的4~5倍。在数据中心PUE为1.1的情况下,ChatGPT-3一次训练的耗电量为128.7万千瓦时,ChatGPT-4能耗增加40倍以上。2023年，全国信息传输/软件和信息技术服务业用电量1473亿千瓦时,2018年以来年均增长14.6%,在全社会十一个大类行业中排名第一。据中国信通院预测，2030年我国算力中心用电量在高、中、低三种方案下，分别或超过7000亿、4000亿和3000亿千瓦时。电力与算力协同发展专业委员会一、发展需求CEPPCProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展概况用电需求3.算力呈现区域集聚化，对局部某著名企业影响大2023年，华东、华北信息传输、软件和信息技术服务业用电量均超过300亿千瓦时，占全国数据中心行业用电量比重超过50%。到2025年，新增算力枢纽节点将占未来全国新增算力的60%左右。枢纽节点呈现负荷集聚程度高、密度大的特点，某著名企业企业增容压力进一步扩大。东部某算力枢纽节点数据中心集群夏季最大负荷较冬季高18.9%基本情况基本情况已建成大数据中心已建成大数据中心标准机柜数标准机柜数总报装容量总报装容量2023年最大运行负荷2023年最大运行负荷2023年用电量2023年用电量4.算力负荷较平稳、呈现季节性性年负荷特性：受空调负荷影响，呈现一定季节特性，最大用电负荷一般出现在夏季，分别较春秋季、冬季高10%、15%左右。日负荷特性：日内负荷波动较小，一般不超过95%，基本不受节假日影响。某数据中心年负荷特性某数据中心日负荷特性性别电力与算力协同发展专业委员会一、发展需求ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofCEPPC1ElectricPowerandputingPower发展概况用电需求5.算力负荷灵活调节潜力尚未挖掘数据中心负荷时空调节性能优异，延迟容忍型工作负载可进行跨时间和空间维度的转移，为高比例新能源电力系统的运行优化创造更大的调峰空间。跨时空调节特性数据中心单体可调度资源大、数字化程度高，天然具备可观可测、可即时调节特性，具备快速实施灵活性改造的优势。本址备用资源灵活调节单体可观可测可调备用能源资源的电力灵活性调节潜力有待激发。柴油机UPS薯冷装置电力与算力协同发展专业委员会一、发展需求ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展概况用电需求6.算力产业对减排和绿电需求迫切国家政策要求数据中心与钢铁、电解铝、水泥等八大传统高耗能、高污染行业一同被纳入重点推进节能降碳领域。《专项行动计划》中提出，到2025年底，新建及改扩建数据中心电能利用效率降至1.25以内，国家枢纽节点数据中心项目电能利用效率不得高于1.2。《实施意见》中提出，到2025年底，国家枢纽节点新建数据中心绿电占比超过80%。能效、绿电现状我国可再生能源装机占全国发电总装机已超过50%，可再生能源发电量接近全社会用电量的1/3。全国数据中心PUE平均水平约为1.46，存在大量的“老旧小散”数据中心。截止2023年底，我国数据中心绿电使用率仅约22%。Contents目录0102030405发展需求形势意义内涵特征实施路径保障措施电力与算力协同发展专业委员会二、形势意义ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower协同趋势形势挑战重大意义全球范围内算力与电力协同发展成为必然趋势随着人工智能的快速发展，电力将成为支撑算力发展的重要因素。全球各国采取积极措施推动电力算力协同发展。CEPPC电力与算力协同发展专业委员会二、形势意义ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentof5ElectricPowerandputingPower协同趋势形势挑战重大意义深度拓展基础算力、智算、超某省市场规模，提高收入水平。01算力企业电力成本占比高，需多措并举提高盈利和竞争力用高效能服务器、算力调度平台、冷却系统改进、IT设备余热回收、建筑优化布局等技术措施，降低数据中心能耗电力成本。结合可再生能源开发，探索绿电就近接入与绿电聚合供应模式完善，显著降低电力消耗减少电费支出。ø建议完善东部枢纽地区新建数据中心审批细则，明确扩容性数据中心范围及绿电考核规范。东部地区数据中心绿电获取成本02高，需优化建设策略某省市场交充分衔接全国统某省市场建设，完善电力交，统筹考虑绿电、绿证交易，加大绿证购买数量。推进跨区域电力资源协同，探索绿电就近接入，激励算力企业参与风光新能源、共享储能及虚拟电厂等新型电力系统建设。电力与算力协同发展挑战全国统某省市场某省市场尚不03完善，迫切需要建立电力算力协同某省市场机制基于统一机制，覆盖全领域、全范围某省市场尚未建立，形成算力服务统一服务标准与定价机制。破推动算力价格与电力价格的交叉关联，形成算力与电某省市场的横向交易。φ电力与算力系统协同规划不足。电力与算力多方面协同不足，需要04各方探索政策机制、协同技术、运营模式ø电力与算力协同经济激励不足。φ信息互联互通及负荷差异调度机制亟待建立。φ灵活互动商业模式和政策机制亟待探索。性别电力与算力协同发展专业委员会二、形势意义CEPPCProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentof姓名ElectricPowerandputingPower协同趋势形势挑战重大意义保障国家能源经济安全历史机遇以智能化为代表的第四次工业革命基础设施产业融合更大范围更广领域更深层次发展新质生产力关键技术“卡脖子”节能环保新能源人工智能未来产业氢能、储能类脑智能量子信息推动高质量发展技术革命性突破生产要素创新性配置产业深度转型升级支撑能源转型、落实双碳目标践行全面创新，促进多方共赢的重要实践迫切需求的必由之路产业交叉融合领域通过综合能源技术促进算力产业节能减碳技术管理运营放大“碳手印”减少“碳足迹”重要实践必由之路算力赋能电力灵活高效运行促进可再生能源消纳构建全国某省市场Contents目录0102030405发展需求形势意义内涵特征实施路径保障措施性别电力与算力协同发展专业委员会三、内涵特征CEPPCProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentof

ElectricPowerandputingPower发展内涵总体框架发展重点发展阶段探索协同期全面协同期深度协同期电力电力算力电力算力调度协同规划协同发展重点协同发展发展重点以新型电力系统与新型能源体系为支撑，推动算力产业绿色供能、节能降碳；以电力算力调度与市场协同为手段，发挥算力资源的灵活调节和跨区互济能力，助力缓解电力供需矛盾；推进产业装备升级，以算力赋能电力、以电力保障算力，共同推动能源数字经济高质量发展。电力算力市场协同电力算力产业协同算力政策机制保障标准规范保障人才队伍保障电力与算力协同发展内涵架构图电力与算力协同发展专业委员会三、内涵特征CEPPC!ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展内涵总体框架发展重点发展阶段电力与算力协同发展一个目标以数字经济和新型能源体系建设为驱动，以电力算力某省市场协同为手段算力赋能电力、电力保障算力两条主线绿电绿算三个阶段探索协同期全面协同期深度协同期(2024-2027)(2027-2030)(2030年以后)四大重点规划协同调度协同某省市场协同产业协同五条途径电力与算力设施协同规划算力参与电力灵活调节算力与电力协同市场机制算力赋能新型电力系统建设电力赋效算力行业绿色转型三大保障政策机制保障标准规范保障人才队伍保障CEPPO电力与算力协同发展专业委员会三、内涵特征ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower发展内涵总体框架发展重点发展阶段规划协同调度协同某省市场协同产业协同某省市场充分发挥一体化算力网资源灵活调度能力，深度参某省市场，支撑某著名企业安全稳定运行；算力产业深度渗透电力产业，形成绿色数据中心产业链；建议西部算力枢纽、能源基地与东中部算力需求中心、电力负荷中心“结对子”“捆绑式”发展。融合算力网与电力网的区域特性和调度能力，加强电力与算力协同调度机制，促进东中西部电力算力一体化协同运作。电力行业吸收算力行业数字化智能化先进经验，促进电力行业的数字化转型。某省市场发挥电价引导作用，探索聚合能源交，实现绿电低成本供给。支持章生月限数据调龄分钟调娃辅助费用调峰辅某省市场费用HE2需求信息出让信息男能10P11E新能源规电电力交易:82替代方平台企业自备电厂被替代方执行交执行交681大学学习→粘膜安全校核、…作品技术创新是“东数西算”工程总体布局某著名企业运营机构AII机构核心推动力性别电力与算力协同发展专业委员会三、内涵特征ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofCEPPCElectricPowerandputingPower发展内涵总体框架发展重点发展阶段深度协同期(2030年以后)全面协同期探索协同期(2027-2030)(2024-2027)电力调度与算力调度深度规模化协同运行跨区电力调度与跨区算力调度协同运行初步建立全国统某省市场某省市场全面建成、深度交互研究算力资源调度平台技术算力中心广泛参某省市场建立全国统某省市场，探索参与需求侧响应某省市场模式源网荷储一体、多能互补的绿色数据中心基本覆盖人工智能与电力行业深度耦合应用示范一批电算协同工程，源网荷储一体和多能互补、分布式交易、碳汇结算等多品种运营模式电力算力协同标准机制初步健全电力算力协同标准机制及产业链逐步成熟强平台、提价值建示范、探模式立标准、促发展Contents目录0102030405发展需求形势意义内涵特征实施路径保障措施电力与算力协同发展专业委员会四、实施路径ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower路径一电力算力设施协同规划加强数据中心负荷特性研究科学研判数据中心扩展规模计划、数据中心供电可靠性要求，适度超前谋划某著名企业发展。引导算力向清洁能源丰富的地区聚集依据地区资源禀赋开展新能源、储能、数据中心等源网荷储一体化规划建设新模式；在东部地区，推荐部署业务实时性要求高等不适宜大范围数据调度的数据中心，保证本地算力应用。推动人工智能在电力规划中应用人工智能在电力系统的状态监测、电力调度、用能管理等方面的应用有较大的潜力，可以优化电力系统的运行效率。n处理大量的电力系统数据n监测电力系统的设备状态加强数据中心负荷的时间、空间分布特性以及用电结构变化规律分析，提高电力需求预测准确性。电力与算力协同发展专业委员会四、实施路径ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower路径二算力参与电力灵活调节挖掘数据中心集群灵活调节唯一一种可以不依赖某著名企业而实现电力负荷瞬时转移的新型负荷，同时具备时间、空间调节潜力。潜力加强数据中心源网荷储多能构建数据中心综合能源体系，推动数据中心直接参与或通过虚拟电厂、负荷聚合商等聚合参与电力互动，支撑区域电网削峰填谷与可再生能源消纳。互补互动电力与算力协同发展专业委员会四、实施路径ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofCEPPC1ElectricPowerandputingPower路径三电力算某省市场机制电价机制引导数据*中心优化用电行为围绕分时电价政策，建议数据中心进一步优化用电行为，主动适应电力系统运行特性，享受更加优惠电价，从而达到降低用电成本的目的。*完善考虑算力绿电需求某省市场机制鼓励中东部数据中心最大化将非实时算力向我国西部迁移，强实时业务为主的算力通过绿证购买方式获取绿电消费证明。建议进一步优化光伏、风电等绿色能源用能交，探索绿电就近接入交易。■与云网协同平台、多云管理和多数据中心网络控制器协同完成互联互通，实现算力服务资源可视、可管和数据安全要求；推进构建一体化算力服务调度平台■依托超低时延、带宽容量充足的光通信与数据通信网络，支撑算力服务数据实时调度；开展数据隐私及安全研究。电力与算力协同发展专业委员会四、实施路径CEPPC1ProfessionalmitteeforCooperativeDevelopmentofElectricPowerandputingPower路径四算力赋能新型电力系统建立电力人工智能规模化应用框架体系提高风光新能源智能预测水平推进某著名企业调度控制智算部署开展电力运维及防灾减灾智能化建设构某省市场人工智能大模型·围绕演化路径-基础技术-生成式智能应用-数据机理融合开展体系研究，形成电力人工智能演进路径、基础底座、某著名企业典型场景融合应用等体系化成果。·适应“源网荷储互动”某著名企业平衡模式，研究考虑“双高”问题的大规模仿真与分析计算方法。·针对智能巡检、输电通道图像监测等多类场景加强人工智能技术。·电某省市场需适某省市场成员集中高并发参与需求，某省市场与某著名企业协调运行、多尺度高性能出清功能。为适应高比例可再生能源接入为电力系统带来的电源间歇性、波动性挑战，需依托高性能算力对气象、某著名企业历史运行数据进行计算，提升新能源发电量预测精准度，提高多时空实时供需平衡数据。加强信息系统与电力系统融合，对系统的全面动态监控与实时分析计算，提高电力系统抵御风险、快速恢复和持续供电的能力。·加强与国家气象以及灾害综合监测预警系统协同，实现“灾后被动抢修”向“预警防控-应急救险-灾后抢修”某著名企业防灾减灾管理转变，提高某著名企业韧性水平。·加强电力算力优化布局研究，统筹应用场景与算力资源建设，支撑电算行业大模型建设和训练迭代。继续建立完善某省市场专业大模型某省市场交制完善，提某省市场运营效率。电力与算力协同发展专业委员会四、实施路径ProfessionalmitteeforCooperativeDeve