伴隨人工智能（AI）快速發(fā)展，全球算力需求爆發(fā)式增長。作為AI算力的核心基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心電力消耗持續(xù)攀升，能源挑戰(zhàn)日益凸顯。加快推進(jìn)算力與電力兩大系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化，已成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者施耐德電氣在2025世界人工智能大會(huì)（WAIC 2025）期間重磅發(fā)布《算電協(xié)同——數(shù)據(jù)中心的能源挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)》洞察報(bào)告（簡稱“報(bào)告”）。報(bào)告基于對(duì)117位數(shù)據(jù)中心管理者與專家的深度調(diào)研，剖析當(dāng)前行業(yè)面臨的穩(wěn)定性、成本、綠色三大能源挑戰(zhàn)，創(chuàng)新性提出“算電協(xié)同”三層架構(gòu)及系統(tǒng)化解決方案，為AI產(chǎn)業(yè)與數(shù)字經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展賦能。
《算電協(xié)同——數(shù)據(jù)中心的能源挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)》洞察報(bào)告
北京理工大學(xué)副教授、博導(dǎo)、能源與動(dòng)力系動(dòng)力系統(tǒng)工程研究所副所長、碳中和系統(tǒng)工程北京實(shí)驗(yàn)室主任助理王永真，施耐德電氣高級(jí)副總裁、戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展中國區(qū)負(fù)責(zé)人、商業(yè)價(jià)值研究院院長熊宜，施耐德電氣副總裁、中國及東亞區(qū)市場營銷部負(fù)責(zé)人、商業(yè)價(jià)值研究院聯(lián)席院長古月，施耐德電氣數(shù)據(jù)中心行業(yè)中國區(qū)負(fù)責(zé)人賈咸強(qiáng)等嘉賓，共同參與了本次報(bào)告的發(fā)布。
施耐德電氣重磅發(fā)布《算電協(xié)同——數(shù)據(jù)中心的能源挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)》洞察報(bào)告
熊宜表示：“在AI產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展與新型電力系統(tǒng)建設(shè)的雙重背景下，以算電協(xié)同重塑能源范式，才能為AI浪潮提供堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)底座。本報(bào)告系統(tǒng)性提出算電協(xié)同的實(shí)施框架，并梳理出可落地的實(shí)踐路徑，希望能夠?yàn)槠髽I(yè)提供切實(shí)可行的行動(dòng)參考，并激發(fā)行業(yè)創(chuàng)新升級(jí)。”
智算中心引發(fā)用電量激增，能源管理面臨三重挑戰(zhàn)
AI浪潮下，智算中心規(guī)模化增長，用電需求同步飆升。據(jù)宏觀預(yù)測，2030年我國數(shù)據(jù)中心在用電量高情景下或突破7000億千瓦時(shí)，占全國總用電量5.3%。微觀層面，近七成受訪企業(yè)預(yù)計(jì)其未來三年用電量年均增速將超過15%，61%的受訪企業(yè)計(jì)劃未來三年新建或者擴(kuò)充智算中心。
王永真指出，智算中心的快速擴(kuò)張使數(shù)據(jù)中心能源管理困局凸顯：一方面，電力需求呈指數(shù)級(jí)攀升，高密度散熱成為技術(shù)瓶頸，碳排放壓力持續(xù)加劇；另一方面，新型電力系統(tǒng)建設(shè)下，風(fēng)電、光伏等可再生能源的間歇性特征，反向?qū)?shù)據(jù)中心的靈活用能提出更高要求。
通過數(shù)據(jù)中心算電融合調(diào)研，報(bào)告指出，數(shù)據(jù)中心能源管理將面臨供電穩(wěn)定性、成本控制和碳排放管理三重挑戰(zhàn)。第一，93%的受訪企業(yè)將供電穩(wěn)定性列為首要痛點(diǎn)，主要受智算中心負(fù)載波動(dòng)、可再生能源接入不穩(wěn)定、柴發(fā)備電環(huán)評(píng)限制等疊加因素影響。第二，85%的受訪企業(yè)坦言具有成本壓力，其中電費(fèi)占據(jù)運(yùn)營成本近六成，降本增效為重要議題；第三，77%的受訪企業(yè)面臨碳排放管理挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)已形成從“生存”到“經(jīng)營”再到“發(fā)展”的遞進(jìn)式壓力體系。
三層創(chuàng)新架構(gòu)，破解數(shù)據(jù)中心能源困局
面對(duì)三大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的能源使用方式——即主要依賴剛性的電力供應(yīng)模式、較少考慮算力與電力之間動(dòng)態(tài)協(xié)同的管理模式，已難以滿足現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心對(duì)高效、綠色、可靠運(yùn)行的需求。只有貫通供電、配電、計(jì)算、制冷等全鏈路，實(shí)現(xiàn)全要素靈活調(diào)配，才能推動(dòng)電力系統(tǒng)與算力系統(tǒng)的深度協(xié)同，在能源利用、經(jīng)濟(jì)效益與碳排之間實(shí)現(xiàn)共贏。
為此，施耐德電氣商業(yè)價(jià)值研究院在報(bào)告中創(chuàng)新性提出“算電協(xié)同”三層架構(gòu)，自下而上打通電力供給、算力負(fù)荷與協(xié)同機(jī)制，以推進(jìn)算力資源與電力資源深度融合。其中：
• 底層-電力供給基礎(chǔ)設(shè)施：主要是針對(duì)智算負(fù)載突增突減的電能質(zhì)量治理和多種能源（風(fēng)光等）的接入、應(yīng)用和管理，為數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定的電力基礎(chǔ)；
• 中層-算力負(fù)荷：挖掘IT負(fù)載的靈活性調(diào)節(jié)空間，并以IT負(fù)載的變化確定非IT負(fù)載，去匹配用電信號(hào)；
• 上層-算電協(xié)同機(jī)制：建立算電雙向調(diào)節(jié)的決策框架，通過數(shù)據(jù)、算法和激勵(lì)機(jī)制的整合，構(gòu)建電力-算力聯(lián)合優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)能源與算力的高效協(xié)同優(yōu)化。
算電協(xié)同要求上層、中層和底層各個(gè)要素之間達(dá)到完美協(xié)調(diào)。然而，現(xiàn)實(shí)條件下，由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和資源等多方面限制，實(shí)現(xiàn)真正的算電協(xié)同仍面臨諸多挑戰(zhàn)。結(jié)合施耐德電氣商業(yè)價(jià)值研究院對(duì)百余位數(shù)據(jù)中心管理者與專家的深度調(diào)研，以及目前科研領(lǐng)域針對(duì)這一課題的探索，報(bào)告指出，目前“算電協(xié)同”基本上是從能源側(cè)和算力側(cè)展開。
一方面，重構(gòu)電力供給側(cè)是基礎(chǔ)，新能源是大勢所趨。受訪企業(yè)中，56%的數(shù)據(jù)中心已在使用新能源，通過在電力供給側(cè)引入光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、核能等新型能源形式，在保障用電穩(wěn)定性的前提下，盡可能消納綠電，降低用能成本，并減少碳排放。另一方面，充分挖掘算力需求側(cè)的負(fù)載靈活性，通過預(yù)測算力需求及功耗，挖掘 IT 負(fù)載靈活性、并對(duì)非 IT 負(fù)載開展節(jié)能優(yōu)化，使算力資源高效利用，且主動(dòng)參與電力供需平衡。
夯實(shí)基礎(chǔ)加速落地，打造面向未來的數(shù)據(jù)中心
而面對(duì)算力側(cè)高密度計(jì)算需求和電力側(cè)新能源接入帶來的波動(dòng)性，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施仍面臨致密化、韌性、適應(yīng)性和可持續(xù)發(fā)展四大挑戰(zhàn)。因此，供配電系統(tǒng)扮演著至關(guān)重要的角色，它為動(dòng)態(tài)變化的電力供給側(cè)和算力需求側(cè)提供了必要的緩沖空間。報(bào)告指出，為了保障算電系統(tǒng)的整體穩(wěn)定可靠運(yùn)行，供配電系統(tǒng)需要在硬件、軟件和架構(gòu)上進(jìn)行全方位的適配，構(gòu)建算電波動(dòng)緩沖體系，為算電協(xié)同的最終落地夯實(shí)基礎(chǔ)。
不論是算電協(xié)同模式的探索，還是夯實(shí)基礎(chǔ)支撐協(xié)同落地，都需要全行業(yè)協(xié)同推進(jìn)。為此，施耐德電氣通過提供覆蓋全領(lǐng)域的低碳智能化的創(chuàng)新硬件、覆蓋數(shù)據(jù)中心全生命周期的數(shù)字化軟件，以及針對(duì)數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排，電能質(zhì)量管理，數(shù)字化改造升級(jí)等方面提供定制化的咨詢和改造服務(wù)，與數(shù)據(jù)中心客戶和行業(yè)伙伴共同應(yīng)對(duì)能源挑戰(zhàn)、推動(dòng)算電協(xié)同，助力數(shù)據(jù)中心從能源消耗者轉(zhuǎn)型為穩(wěn)定、高效、低碳的基礎(chǔ)設(shè)施。
古月表示：“算電協(xié)同機(jī)制建設(shè)過程需要橫跨能源領(lǐng)域和算力領(lǐng)域，為達(dá)到全局最優(yōu)目標(biāo)需要各方協(xié)同。施耐德電氣將充分發(fā)揮在能源管理與數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的技術(shù)專長，幫助企業(yè)構(gòu)建高效可持續(xù)的下一代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，一同推動(dòng)算電協(xié)同實(shí)踐規(guī)?；涞兀瑸锳I產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型注入強(qiáng)勁動(dòng)力。”
評(píng)論