2024年智能算力快速发展对电力供需的影响分析报告-国网冀北经研院+（岳昊）-30页_3mb

报告摘要

国网冀北电力有限公司经济技术研究院

智能算力快速发展对电力供需的影响分析

核心内容

智能算力的快速发展对电力供需格局产生了深远影响，尤其在数据中心用电需求激增、电力基础设施建设压力增大、新能源消纳与电力稳定供应之间的矛盾日益突出等方面。为应对这些挑战，需加强算力与电力的协同发展，推动绿色数据中心建设，提升新能源消纳能力，并探索数据中心参与电力市场的机制。

主要观点

算力需求爆发式增长
- 数字经济和人工智能技术推动算力规模快速扩张，智能算力成为主流。
- 以GPT大模型为例，参数和计算量呈指数级增长，GPT-4的参数量是GPT-3的10倍，计算量是GPT-3的3倍，能耗也大幅上升。
- 截至2023年底，我国数据中心标准机架超810万架，算力总规模达230EFlops，是2020年的3倍，其中智能算力占比超30%，增速超过70%。
- 预计2025年算力总规模将超300EFlops，智能算力占比达35%，全国数据中心用电量年均增速约为18.0%~27.9%。
数据中心用电特性与电力保供挑战
- 数据中心用电具有周期性和高可靠性需求，夏季负荷高峰与降温需求重合，加剧电力供应压力。
- 智能算力数据中心的用电负荷呈现“单地点、全时段、大功率”特点，对电力供应稳定性要求更高。
- 数据中心PUE（电能使用效率）较低，且部分数据中心采用高能耗GPU服务器，进一步增加电力需求。
- 京津冀地区数据中心用电量占比已从2019年的6.8%增长至2023年的20.1%，成为电力负荷的重要组成部分。
新能源与数据中心用电的结构性矛盾
- 中西部地区风光资源丰富，数据中心向西部转移有利于新能源消纳，但风光发电的波动性与数据中心高稳定供电需求存在矛盾。
- 夏季“极热无风”、晚峰“日落无光”导致新能源出力受阻，影响发电能力。
- 需大力发展长时储能技术，如铁铬液流电池和重力储能，以提升电力供应稳定性。

关键信息

算力与电力需求关系

数据中心是算力载体：截至2023年底，我国在用数据中心标准机架超810万架，算力总规模达230EFlops。
智能算力增长迅猛：智能算力占比超过30%，增速超过70%，预计2025年占比达35%。
用电量快速增长：预计2025年全国数据中心用电量将达2053亿~2412亿千瓦时，占全社会用电量比重将提升至2.0%~2.3%。

区域集聚化发展

“东数西算”推动数据中心向中西部转移：八大枢纽节点算力规模占比约71.5%，新建数据中心90%为大型及以上规模。
京津冀算力领先：算力市场规模占全国份额的30%以上，张家口数据中心集群在“东数西算”中发挥重要作用，智能算力占比达38%。

新能源与数据中心协同

绿电需求增长：国家将数据中心纳入节能降碳重点行业，绿电使用率需从22%提升至80%以上。
新能源占比提升：我国可再生能源装机占比超50%，新能源发电量接近全社会用电量的三分之一。
绿电消纳潜力大：数据中心+源网荷储一体化模式有助于绿电消纳，但需长时储能技术支持。

灵活调节潜力

数据中心可作为新型负荷：具备时间、空间调节潜力，可在价格信号引导下进行电力负荷的时空转移，提升电力系统灵活性。
实际案例：2022年6月，阿里巴巴将部分算力负载转移至张家口张北数据中心，实现全球首次“算力-电力”协同调度。

政策与市场机制

绿色数据中心政策支持：自2019年起，国家出台多项政策鼓励数据中心使用清洁能源，如《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》等。
碳市场与绿电市场联动：推动数据中心纳入碳排放权交易市场，探索绿电购买协议（PPA），促进绿电消费与碳减排协同发展。

措施建议

加强算力与电力规划衔接
- 滚动完善数据中心集群所在地能源电力发展规划，适度超前建设电网设施。
- 引导数据中心向可再生能源资源富集地区布局，提升本地风光绿电消纳能力。
推动数据中心参与电力市场
- 通过虚拟电厂、负荷聚合商等方式，支持数据中心灵活调度算力负载，提升电力系统调峰能力。
- 利用价格信号引导数据中心调整用电时间与地点，实现“算力-电力”跨区协同。
完善绿电、碳市场机制
- 推动数据中心参与绿电、绿证交易，探索多年期绿色电力购买协议（PPA）。
- 推进“碳-电”市场协同，制定数据中心碳排放水平评价标准，强化事中事后监管。
发展长时储能技术
- 推动铁铬液流电池、重力储能等大容量长时储能技术应用，提升电力供应稳定性。
- 结合数据中心负荷特性，探索储能与算力协同发展的新模式。
提升数据中心能效与绿色化水平
- 推广先进节能技术，提升数据中心PUE水平，降低能耗。
- 通过自建可再生能源设施、绿色电力交易等方式，逐步实现数据中心100%绿电使用目标。