數(shù)字經(jīng)濟(jì)狂飆突進(jìn)，數(shù)據(jù)中心的用電量激增備受關(guān)注。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部公布的數(shù)據(jù)，2021年，我國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量占全社會(huì)用電量的2.6%，碳排放則占全國(guó)碳排放量的1.14%左右。據(jù)預(yù)測(cè)，社會(huì)對(duì)算力的需求將以每年20%以上的速度增長(zhǎng)，行業(yè)對(duì)電力的需求也會(huì)繼續(xù)增加。

同時(shí)，能源支出已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)的主要成本之一。清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院常務(wù)副院長(zhǎng)高文勝曾在公開場(chǎng)合指出，隨著我國(guó)數(shù)據(jù)中心能源消耗的逐年攀升，電費(fèi)支出約占數(shù)據(jù)中心年運(yùn)營(yíng)成本的95%。

這正是數(shù)據(jù)行業(yè)面臨的難題：如何才能做到既發(fā)展又減碳，還要降低成本？數(shù)據(jù)行業(yè)業(yè)內(nèi)人士提出的期望是：控碳不控電。控碳，即盡可能讓數(shù)據(jù)中心使用綠色電力，同時(shí)做好綜合能源管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，減少碳排放；不控電，是指給予充足的電力供應(yīng)，并在電壓、頻率等方面確保電能優(yōu)質(zhì)。

這也是“東數(shù)西算”工程的目標(biāo)之一。作為數(shù)據(jù)中心電力供應(yīng)方、數(shù)據(jù)中心的參與者以及節(jié)能服務(wù)提供者，國(guó)家電網(wǎng)有限公司正在“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”等環(huán)節(jié)發(fā)力，通過電網(wǎng)消納、新能源接入、綜合能源服務(wù)和新型儲(chǔ)能應(yīng)用，助力新型數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

多家數(shù)據(jù)集團(tuán)在河北張家口布局?jǐn)?shù)據(jù)中心集群，依托當(dāng)?shù)馗患目稍偕茉?，有效承接北京等城市的算力外溢需求，并推?dòng)算力零碳化轉(zhuǎn)型。圖為國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司工作人員在協(xié)助秦淮數(shù)據(jù)中心為設(shè)備消缺（攝影 /焦鵬）。

源：兩條路徑 助力綠電接入

根據(jù)測(cè)算，我國(guó)數(shù)據(jù)中心有95%以上的碳排放都屬于間接排放，即用能帶來的二氧化碳排放。要改變現(xiàn)狀，最有效的辦法是改變能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，使用綠色電力。

在四部委2021年5月聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實(shí)施方案》中，落實(shí)“數(shù)據(jù)中心使用綠色電力”可以通過兩條途徑：一是推動(dòng)數(shù)據(jù)中心充分利用風(fēng)能、太陽能、潮汐能、生物質(zhì)能等可再生能源；二是擴(kuò)大可再生能源市場(chǎng)化交易范圍，鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心企業(yè)參與可再生能源市場(chǎng)交易。

無論直接使用還是間接購(gòu)買，讓數(shù)據(jù)中心用上綠色電力是終極目標(biāo)。這需要參與者根據(jù)不同地域的不同特點(diǎn)，做到因地制宜、合理配置。正如暨南大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院助理教授張毅所說，“東數(shù)西算”更多地強(qiáng)調(diào)根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地以及算力的需求，匹配相應(yīng)的樞紐節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)配置中的效能最優(yōu)化方案。

根據(jù)資源稟賦設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，正是國(guó)家電網(wǎng)有限公司為數(shù)據(jù)中心配置綠色電力中遵循的原則。

對(duì)于綠色電力資源豐富的地區(qū)，國(guó)家電網(wǎng)落實(shí)國(guó)家實(shí)施方案，積極推動(dòng)利用清潔能源電力，保障數(shù)據(jù)中心供電；對(duì)于缺乏綠色電力資源的地區(qū)，國(guó)家電網(wǎng)也在現(xiàn)有綠電交易的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大可再生能源市場(chǎng)化交易范圍，鼓勵(lì)數(shù)據(jù)中心企業(yè)參與可再生能源市場(chǎng)交易。

需要注意的是，引入綠色電力、助力數(shù)據(jù)中心減排，不能僅靠電網(wǎng)一個(gè)環(huán)節(jié)。

2020年，中國(guó)電子學(xué)會(huì)推出的《中國(guó)數(shù)據(jù)中心可再生能源應(yīng)用發(fā)展報(bào)告（2020）》曾指出，我國(guó)數(shù)據(jù)中心應(yīng)用可再生能源尚存三大障礙：一是可再生能源使用量認(rèn)定機(jī)制尚不完善，用戶在使用電能時(shí)，無法區(qū)分其能源來源及生產(chǎn)地點(diǎn)，因此無法確定可再生能源的使用量；二是綠電生產(chǎn)企業(yè)參與電力交易積極性波動(dòng)大，如保障小時(shí)按月測(cè)算，當(dāng)部分月份風(fēng)力較小時(shí)，保障小時(shí)數(shù)以上電量強(qiáng)制結(jié)算和差額收益會(huì)與發(fā)電企業(yè)預(yù)期利益產(chǎn)生偏差，此時(shí)，綠電生產(chǎn)企業(yè)參與交易量及電價(jià)波動(dòng)均較大；三是數(shù)據(jù)行業(yè)對(duì)擴(kuò)大可再生能源應(yīng)用認(rèn)識(shí)不足。

可見，不斷完善的機(jī)制、持續(xù)提升的參與度對(duì)數(shù)據(jù)中心綠色目標(biāo)的落實(shí)更為關(guān)鍵。

網(wǎng)：技術(shù)加持 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)

“東數(shù)西算”工程中，“機(jī)架”是一個(gè)高頻詞?！皺C(jī)架”即數(shù)據(jù)中心服務(wù)器機(jī)架，主要用于容納數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備。一般情況下，一個(gè)機(jī)房放置50~100個(gè)機(jī)架，每個(gè)機(jī)架的負(fù)載量約為幾千瓦。

有分析指出，“東數(shù)西算”工程啟動(dòng)后，我國(guó)機(jī)架數(shù)量將快速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅京津冀、長(zhǎng)三角、成渝、甘肅、寧夏5個(gè)國(guó)家算力網(wǎng)絡(luò)樞紐節(jié)點(diǎn)和冀北張家口、長(zhǎng)三角、安徽蕪湖、四川天府、重慶、甘肅慶陽、寧夏中衛(wèi)7個(gè)數(shù)據(jù)中心集群，目前規(guī)劃建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架數(shù)量便已超過500萬架。

如果按照規(guī)劃建設(shè)500萬標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架、單個(gè)機(jī)架2.5千瓦測(cè)算，再考慮制冷負(fù)荷等，集群用電負(fù)荷將超過1500萬千瓦。如果按照年均5000~7000小時(shí)數(shù)測(cè)算，全年總用電量達(dá)750億~1050億千瓦時(shí)，幾乎與我國(guó)超大城市一年的用電量相當(dāng)。

為應(yīng)對(duì)負(fù)荷的增加，國(guó)家電網(wǎng)各省公司在“十四五”規(guī)劃中，已經(jīng)充分考慮了“東數(shù)西算”工程新增用電需求，通過推動(dòng)負(fù)荷中心常規(guī)電源建設(shè)、提升跨區(qū)輸電能力、優(yōu)化區(qū)域主網(wǎng)架等各種措施，確保安全可靠供電。

在華東，特高壓交流骨干網(wǎng)架將進(jìn)一步完善，白鶴灘—浙江、白鶴灘—江蘇等特高壓直流通道建成后，將有力支撐長(zhǎng)三角集群、安徽蕪湖集群的用電需求。

在冀北，借助國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸、張北柔性直流輸電等工程，新能源可實(shí)現(xiàn)就地利用，為張家口集群供應(yīng)綠色電力。

在西北，依托區(qū)域電網(wǎng)，通過加強(qiáng)省間資源優(yōu)化配置和多能互補(bǔ)，滿足寧夏中衛(wèi)、甘肅慶陽兩大集群的用電需要。

在西南，天府、重慶兩大集群位于成渝經(jīng)濟(jì)圈，“十四五”期間，這里將規(guī)劃建設(shè)特高壓交流骨干網(wǎng)架，更好地將川西清潔能源送至上述負(fù)荷中心。

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，相比美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)，中國(guó)將成為世界上數(shù)據(jù)中心規(guī)模體量最大的區(qū)域。要讓分布于各地的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)及時(shí)暢通連接，能源的穩(wěn)定供應(yīng)是非常關(guān)鍵的保障。可見，未來數(shù)據(jù)中心建設(shè)對(duì)于供電的要求，除了夠用，更要夠穩(wěn)。

當(dāng)下，國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)按照“東數(shù)西算”工程落地情況和建設(shè)進(jìn)度，在各省公司“十四五”規(guī)劃明確了電網(wǎng)配套建設(shè)方案——各省基本上都實(shí)現(xiàn)了220千伏雙環(huán)、110千伏雙方向鏈?zhǔn)健?0千伏雙方向供電的高可靠性結(jié)構(gòu)，保證兩個(gè)電源供電，且兩個(gè)電源不會(huì)同時(shí)受到損壞。

新能源同樣會(huì)給電力穩(wěn)定供應(yīng)帶來挑戰(zhàn)。面對(duì)隨機(jī)性大，極熱無風(fēng)、晚峰無光，“大裝機(jī)小出力”且頂峰能力差的新能源，國(guó)家電網(wǎng)正在研究推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)，開展新能源主動(dòng)支撐技術(shù)應(yīng)用、“新能源+儲(chǔ)能/調(diào)相機(jī)”“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化、需求側(cè)響應(yīng)等建設(shè)，借助技術(shù)加持，保障數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定運(yùn)行。

荷：節(jié)能改造 只是首要任務(wù)

在數(shù)據(jù)中心的電力消費(fèi)清單中，機(jī)房空調(diào)用電量占比高達(dá)40%，服務(wù)器等信息通信設(shè)備用電量占比第二、為35%左右，不間斷電源（UPS）占比為18%左右，其余則是配電電源和常規(guī)照明等，用電量占比均在10%以下。

不難看出，除了設(shè)備運(yùn)行的能耗，數(shù)據(jù)中心對(duì)電力的需求主要來自空調(diào)系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)——設(shè)備本身需要大量電力，運(yùn)行效率低也會(huì)推高能耗。

中國(guó)工程院原副院長(zhǎng)、光纖傳送網(wǎng)與寬帶信息網(wǎng)專家鄔賀銓曾指出，數(shù)據(jù)中心要實(shí)現(xiàn)綠色低碳運(yùn)行，需要做到優(yōu)化選址，形成自然風(fēng)洞效應(yīng)，疊加光伏、綜合供能、高效制冷、余熱循環(huán)利用等。

換句話說，建筑節(jié)能、設(shè)備節(jié)能和管理節(jié)能這三種手段，在數(shù)據(jù)中心的節(jié)能改造中缺一不可。

在建筑節(jié)能方面，除了選擇氣候條件適宜、綠電供應(yīng)充足的地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心，還可利用山洞自然冷風(fēng)循環(huán)、海水制冷等技術(shù)。數(shù)據(jù)中心的園區(qū)建設(shè)則可采用預(yù)制化裝配式建筑，在建設(shè)上疊加光伏，采用綜合供能、高效制冷、余熱循環(huán)利用等措施。

在設(shè)備節(jié)能方面，國(guó)家發(fā)展改革委在啟動(dòng)建設(shè)全國(guó)一體化算力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)函中，明確要求將數(shù)據(jù)中心電能利用效率控制在1.25倍額定功率以內(nèi)?；诖耍瑪?shù)據(jù)中心應(yīng)借助技術(shù)和綜合能源手段，對(duì)IT設(shè)備、制冷設(shè)備、供電設(shè)備進(jìn)行節(jié)能改造。

在管理節(jié)能方面，可借助信息化手段，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心用能子系統(tǒng)，如空調(diào)控制系統(tǒng)、照明智慧、熱泵系統(tǒng)和變配電設(shè)備的智能化管控，上述手段也將有效降低能耗。

設(shè)備節(jié)能和管理節(jié)能，其實(shí)正是綜合能源服務(wù)的應(yīng)用方向。當(dāng)下，諸多在綜合能源領(lǐng)域擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，已經(jīng)開始根據(jù)數(shù)據(jù)中心的實(shí)際需求定制解決方案。

在安徽蕪湖，國(guó)網(wǎng)安徽電力依托熱電聯(lián)產(chǎn)、余能利用、水蓄冷空調(diào)、熱泵等高效能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心“余熱回收+蓄冷蓄熱+光儲(chǔ)智能微電網(wǎng)耦合”的多能互補(bǔ)綜合能源利用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電、熱、冷等多種能源的協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行與一體化供應(yīng)。項(xiàng)目同時(shí)開展了“一站式”能源托管服務(wù)示范，對(duì)全站能源使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與智慧用能分析，并根據(jù)運(yùn)行情況不定期開展能耗分析，減少能源浪費(fèi)，提升了系統(tǒng)整體運(yùn)行效率。

對(duì)于負(fù)荷端而言，“東數(shù)西算”產(chǎn)生的改變不僅是提升效能、實(shí)現(xiàn)低碳，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，還有望開啟能源供應(yīng)新模式。

很多人把“東數(shù)西算”與“西電東輸”“西氣東送”列為橫跨地域的超級(jí)工程，但后兩項(xiàng)工程均是將西部的資源運(yùn)往東部，以解決我國(guó)能源資源和需求的逆向分布問題。隨著部分?jǐn)?shù)據(jù)中心“西遷”，原本聚集在東部的負(fù)荷也有望向西部轉(zhuǎn)移，有望實(shí)現(xiàn)能源和負(fù)荷的就地平衡。一位電力行業(yè)資深人士向記者表示，如果這種基于資源本身的“就地平衡”能夠出現(xiàn)，無論是從系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、電網(wǎng)的安全水平，還是整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的成本來考量，都是非常理想的。從電網(wǎng)圍繞負(fù)荷“騰挪”，到負(fù)荷西遷帶動(dòng)電網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃，對(duì)規(guī)劃者來說也是一次“認(rèn)知升級(jí)”。

儲(chǔ)：合理協(xié)同 催生有效價(jià)值

對(duì)于數(shù)據(jù)中心，儲(chǔ)能不可或缺。按照時(shí)長(zhǎng)區(qū)分，儲(chǔ)能技術(shù)可分為短時(shí)儲(chǔ)能（小于30分鐘）、中短時(shí)儲(chǔ)能（30~360分鐘）和長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能（大于360分鐘）三類。目前，這三類技術(shù)在數(shù)據(jù)中心均有應(yīng)用。

除了技術(shù)路線多樣，儲(chǔ)能在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用方向也呈現(xiàn)多元化，主流應(yīng)用方向有三種：一是配合新能源，作為一路主供電源為數(shù)據(jù)中心供電，其主要作用在于平抑新能源波動(dòng)，穩(wěn)定電能；二是儲(chǔ)能作為數(shù)據(jù)中心的備用電源，同時(shí)參與電力市場(chǎng)調(diào)峰、輔助調(diào)頻等輔助服務(wù)，在提高數(shù)據(jù)中心供電可靠性的同時(shí)，也從電力市場(chǎng)服務(wù)中獲取收益補(bǔ)償；三是采用特殊結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能系統(tǒng)替代傳統(tǒng)不間斷電源（UPS）。

在上述三種應(yīng)用中，作為備用電源的儲(chǔ)能可為數(shù)據(jù)中心提供緩沖時(shí)間，但時(shí)間較短，一旦出現(xiàn)問題，仍要依靠柴油發(fā)電機(jī)等設(shè)備。因此，第四種模式應(yīng)運(yùn)而生——多站融合應(yīng)用。這種應(yīng)用模式將發(fā)電、充電、儲(chǔ)能等多種模式融合，可以實(shí)現(xiàn)綠電生產(chǎn)、平抑峰谷、降低排放等多重目標(biāo)，更重要的是，它可以提供足夠的能源，真正發(fā)揮“兜底”作用。

當(dāng)前，包括國(guó)家電網(wǎng)、科華數(shù)據(jù)、華為在內(nèi)的多家企業(yè)已經(jīng)開始參與多站融合的研發(fā)和應(yīng)用。

2021年7月，世紀(jì)互聯(lián)在廣東推出新一代荷儲(chǔ)IDC項(xiàng)目，項(xiàng)目以“數(shù)據(jù)中心+光伏+規(guī)?；瘍?chǔ)能”為特色，使數(shù)據(jù)中心形成一個(gè)負(fù)荷可變、可調(diào)的復(fù)合體，并能根據(jù)電網(wǎng)需求、新能源發(fā)電需求，調(diào)整充放電策略。

2021年12月，全球首套百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能國(guó)家示范項(xiàng)目在河北張家口建成，這座一體化儲(chǔ)能站的建設(shè)規(guī)模為100兆瓦/400兆瓦時(shí)，可配合風(fēng)電、光伏、區(qū)域電網(wǎng)、云計(jì)算中心等聯(lián)合運(yùn)行，形成大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行新模式。

對(duì)于目前落地的項(xiàng)目，業(yè)內(nèi)的主流觀點(diǎn)是肯定的，但他們同時(shí)指出，要讓儲(chǔ)真正與源、網(wǎng)、荷相融，成為構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心的有機(jī)組成，還需要合理協(xié)同、挖掘價(jià)值。

高文勝曾就此問題建議：“數(shù)據(jù)中心的儲(chǔ)能系統(tǒng)在未來發(fā)展中，還需要提升儲(chǔ)能資源調(diào)度的預(yù)測(cè)能力和聚合能力，同時(shí)探索如何將儲(chǔ)能資產(chǎn)由原來的'冗余備用’轉(zhuǎn)變?yōu)?有效的價(jià)值產(chǎn)出’，這就需要基于實(shí)際場(chǎng)景的儲(chǔ)能資產(chǎn)精進(jìn)分析來做深入的研究，以保證實(shí)現(xiàn)合理價(jià)值?！?/p>