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破解算电协同“不可能三角” 筑牢人工智能发展能源保障

作者:岳昊 来源:中国电力企业管理 发布时间:2026-05-09 浏览:

数字储能网讯:近日,国家发改委、国家能源局等部门联合印发了《关于促进人工智能与能源双向赋能的行动方案》(以下简称《行动方案》),相较于2025年《推进“人工智能+”能源高质量发展的实施意见》的顶层部署,《行动方案》进一步聚焦算力、数据、模型、场景、能源等核心要素,推动形成能源支撑人工智能发展、人工智能赋能能源转型的新局面。

2026年《政府工作报告》提出,实施超大规模智算集群、算电协同等新基建工程。随着智算规模的爆发式增长,如何统筹算力基础设施的能源保障与电力系统的安全稳定运行,成为关乎国家战略全局的重要命题。《行动方案》开篇即着眼于“安全、绿色、经济”的核心诉求,围绕算力与电力两大关键要素,推出一揽子双向赋能的政策举措,旨在破解算力与电力协同发展的“不可能三角”,为构建协同高效、安全可控、绿色低碳的“人工智能+”能源发展新格局奠定坚实基础。

筑牢“安全”基石,构建多层次保障体系

《行动方案》通过顶层设计,为算力设施构建了包含空间协同布局、供给能力提升和电能质量保障在内的多层次电力保障体系,为人工智能产业的算力需求筑牢安全充裕的能源底座。

统筹两大国家战略,强化算电协同布局。《行动方案》提出“统筹大型新能源基地与国家算力枢纽规划布局”,贯彻了“十五五”规划《纲要》中“推动绿色电力与算力协同布局”的部署,延续了《关于促进新能源消纳和调控的指导意见》《关于促进新能源集成融合发展的指导意见》等文件中“加强新能源与算力设施协同规划布局及优化运行”的政策导向,引导国家枢纽节点优先对接大型风光基地,实现“就地发电、就地计算”,形成“以新促新”产业新生态。

《行动方案》提出探索百万千瓦级人工智能算力设施与配套能源系统协同建设,一方面旨在引导算力产业向集约化发展,另一方面力图打造新能源大基地+超大规模智算集群的示范标杆,最大化发挥集聚效应和实现资源利用最优化。

《行动方案》提出选择具备条件的地区开展试点,推动算电协同一体化发展。2024年10月,国家数据局在京津冀、长三角、内蒙古等枢纽节点以及青海、新疆等清洁能源丰富地区部署了算电协同先行先试任务,围绕绿电直供、多源互补、源荷互动等开展技术探索。2025年5月国家能源局组织开展了新型电力系统建设第一批试点工作,共有北京、安徽算电协同试点项目入选,在算力负荷与新能源功率联合预测、算力负荷柔性控制、智能化调度等方面开展探索。

完善规划建设标准,鼓励多元化电力供给模式。《行动方案》提出根据算力中心业务类型、电压等级、电能质量要求等实际情况,完善多层级能源供给规划建设标准,旨在推动算力中心能源规划建设从“一刀切”转向“因需定供”。通过供需精准匹配,既避免因标准过高或规划超前导致的电力设施资源闲置,又确保供电方案切实满足算力业务对连续稳定运行与高电能质量的刚性需求。目前算力中心设计沿用的《数据中心设计规范》(GB50174)正在开展自2017年以来的新一轮重大修订,其中修订内容包括“细化不同等级数据中心配电系统架构等要求”,而且该标准将从“GB”强制性标准调整为“GB/T”推荐性标准,意味着算力中心建设主体可以根据自身业务特征和经济性目标,灵活选择最优技术路线。

《行动方案》鼓励算力设施配置构网型储能,增强供电稳定性和对电力系统的主动支撑能力。传统的算力中心能源供给标准主要基于通用算力设计,但当前智算中心与传统算力中心的负荷特征已出现明显不同。智算中心在大模型集中训练时呈现“高功率、强波动”特征,随着算力密度从单机柜10千瓦跃升至100千瓦甚至兆瓦级、算力中心园区规模从兆瓦级迈向吉瓦级,这种强冲击性负荷将威胁电网安全稳定运行。具有自主电压支撑和惯量响应的构网型储能可快速响应负荷突变,平滑功率波动,既可以降低对电网实时平衡能力的冲击,也可以为算力中心提供毫秒级灾备电源。

《行动方案》鼓励多种形式的算力中心电力供给模式,探索核电、氢能等能源以直连方式为算力中心供能,全方位提升算力中心的能源供给韧性和清洁化水平。

提升供电质量水平,强化风险主动防范能力。算力中心的高性能设备及业务需求对供电稳定性要求极高,特别是智算中心对供电稳定性的要求高于传统数据中心。毫秒级电能质量问题可能导致大模型训练任务中断,造成百万美元级的直接损失。从千卡集群到万卡、十万卡集群,智算中心的价值体量随着集群规模增长而增长,潜在电能质量问题带来的损失将更高。

《行动方案》提出开展供电质量提升专项行动,构建政府、电网、用户三方协同治理体系。其中,政府负责建立健全政策标准体系,电网负责提升供电服务品质,算力中心则需要提高用户侧防治能力。2026年4月份国家发改委、国家能源局印发的《全面提升供电质量服务新质生产力发展专项行动方案(2026-2028年)》就提出,构建“政府部门、电网企业、电力用户”三方协同治理体系,到2028年底基本构建起“权责明晰、协同高效、服务精准”的治理格局。

《行动方案》提出强化算力设施用能全过程监测与风险预警,提升相关用户极端情况的防范应对能力。算力中心现有的能源监测体系多局限于内部配电系统,缺乏与电网侧、气象预警、自然灾害等外部风险信息的联动。用能全过程监测和风险预警要求覆盖从外到内、从源到末的用电全环节,对可能影响算力中心供电的事件特别是极端事件进行超前预警,制定应急预案,提升供电韧性。

贯穿“绿色”主线,实施全链条碳效管理

《行动方案》将绿色低碳理念确立为硬性约束与发展主线,构建了覆盖算力中心绿电供给、高效用能、碳排放管控协同的全链条绿色低碳发展体系。

强化绿电占比指标引导,拓展多元化绿电采购方式。2025年国家将数据中心纳入重点用能行业绿色电力消费监测范围,并明确国家枢纽节点新建数据中心绿电占比需达到80%的目标。当前除西部清洁能源富集地区的算力中心受益于资源优势外,多数数据中心绿电消纳比例与政策预期存在差距。

《行动方案》提出加强算力设施项目布局规划指导,将绿电使用占比作为重要参考指标。该政策将绿电占比从“事后考核指标”前置为“规划参考指标”,意味着在项目选址与方案评审阶段算力中心就需要系统论证并明确实现绿电占比目标的具体措施。

《行动方案》提出扎实推进算力设施绿电消费占比统计以及碳排放核算工作。通过明确核算范围、规范数据来源、统一核算标准,为算力中心绿色电力消费提供权威认证依据,实现公平认可所有形式的绿电消费,为其采用绿证、绿电交易、绿电直连等多元绿电消费模式奠定核算基础。目前,由全国数据标准化技术委员会(TC609)归口、国家数据局主管的《全国一体化算力网数据中心绿电占比核算规范》已获批立项,实施后将有效规范算力中心绿电消费核算活动。

《行动方案》鼓励备用电源加快使用清洁能源替代传统燃油发电机,将促进长时大容量储能系统、氢燃料电池等作为备用电源的技术创新和应用,补齐算力中心低碳转型的最后一块“短板”。微软Azure数据中心已试点氢能备用电源系统,将碳排放强度降至传统柴油发电机的5%。

拓展能效提升技术路径,前瞻布局变革性计算技术。智算中心日益增长的布局密度提升使散热成为能效瓶颈,传统风冷已难以为继,但更高效的液冷等技术因改造成本高、缺乏标准而普及缓慢。《行动方案》将能效提升技术路径从冷却技术拓展至高性能服务器、高性能供电架构、先进存储、余热资源回收利用等技术,推动计算、存储、供电、散热、回收等多环节协同发力,实现算力中心系统性节能降耗。

算力中心能耗监测评估方面,目前主要停留在机房物理环境层面,缺乏多层级系统性地评估,而且由于评估标准不一、测量技术局限,行业长期面临能效评估准确性不足的难题。《行动方案》提出完善算力中心能耗监测评估体系,意味着监测颗粒度的精细化下沉,建立覆盖芯片、设备、系统及园区的全层级能耗监测评估体系。《行动方案》鼓励算力企业开展能效碳效水平评估,推动从过去监测“能耗”延伸到评估“碳效”。

在当前算力需求爆发式增长、传统芯片能效提升空间收窄的背景下,《行动方案》前瞻性布局类脑、量子、光子等变革性低功耗计算芯片技术探索,这些技术路线有望从物理原理上突破传统硅基芯片的功耗墙,有助于我国在新一轮计算技术变革中抢占制高点。

构建全生命周期碳管理机制,以刚性约束推动绿色转型。当前对数据中心绿色水平的考核,核心指标是电能利用效率(PUE),但它仅衡量了用电效率,无法反映用能结构,比如一个PUE优秀但绿电消费占比低的数据中心间接碳排放依然很高。据中国信通院测算,2024年全国数据中心平均PUE降至1.46,较上年降低0.02,而碳排放总量为8590万吨,较上年增加190万吨。

《行动方案》将算力中心的节能管理从单一的“能效控制”维度,拓展为覆盖全生命周期的“碳排放控制”维度,鼓励开展碳足迹核算与认证服务,促使企业在选址、设计、采购、运营各环节系统性地考虑低碳选择。

《行动方案》将可再生能源利用方案、绿电消费比例纳入算力中心项目节能降碳审查重点,从项目准入关口设定了明确的绿色门槛,使用绿电从“鼓励选项”变为“准入门槛”,以刚性约束倒逼绿电消纳。

《行动方案》针对依托零碳园区进行布局的算力设施,提出探索实施项目节能降碳审查评价备案制,在零碳园区完成整体节能降碳审查评估的前提下,通过简化行政审批流程、降低制度成本,推动集约、低碳的优质算力中心项目加快落地。

自调节能力与价格政策并举,鼓励绿电直连模式发展。由于绿电直连的新能源发电具有随机性和波动性,如果直连用户负荷不具备灵活调节能力,那么并网型项目需要承担接入公网后的稳定供应保障费用,离网型项目需要承担长时储能的配置成本,相较于绿电直连前的用电成本并无明显优势甚至升高。

《行动方案》提出依据算力任务类型对算力设施实施分类管理,鼓励具备灵活调节能力的算力设施开展绿电直连。算力中心的训练类任务一般具有“一次性、离线式、长周期、多阶段”的特征,对瞬间响应要求低,理论上具有调节能力;而推理类任务作为在线密集型服务,瞬间响应要求高,通常无法进行调节。《行动方案》通过分类指引,在保障关键业务运行安全的情况下,推动算力中心经济地开展绿电直连。

《行动方案》提出研究通过价格政策激励算力设施采用绿电直连等方式更高比例消纳新能源,可增强算力企业布局绿电直连项目的投资意愿,推动大型算力中心提高绿电使用比例。内蒙古和林格尔新区全国首个“点对点”数据中心集群绿电直供国家级示范项目,通过签订多年期购电协议,到户电价控制在每度0.36元左右。宁夏自治区出台电价补贴政策,实现算力中心企业用电价格稳定在每度0.36元。

创新“经济”机制,探索市场化协同路径

《行动方案》将机制创新作为破解算电协同经济难题的重要抓手,构建了包含协同运行机制、协同市场机制在内的高效经济协同机制,促进算力设施综合运营效益与全社会能源配置水平提升。

建立算电协同运行机制,激活算力负荷调节潜力。算力中心负荷具有时空调节性能,能够提升高比例新能源电力系统的调节能力。而电力与算力的互动势必会占用数据中心必要的备用保障资源,存在业务可靠性降低风险,而目前电力市场下电力与算力互动的经济收益有限,尚不足以引起数据中心运营商的积极响应。算力中心算力管理部门缺少与电网互动经验,生产组织模式也与电力系统差异较大,缺少中心化的调度机构,实现算力电力协同调度。

《行动方案》提出推动建立算力与电力互动机制,有助于打破电力、算力两大关键基础设施行业壁垒,构建以市场信号为纽带的双向互动机制,实现算力电力协同调度。《行动方案》明确了市场化的算力中心灵活调节驱动方式,赋予算力中心在电力市场中“负荷侧可调节资源”身份,通过电力市场信号引导算力中心优化能量管理和跨网跨区等多形式算力调度。这种基于经济激励的响应,比行政指令更可持续、更高效。上海市虚拟电厂管理平台已接入算力中心用户24家,2025年以来共开展算力中心资源调用19次,累计参与算力中心用户达121户次,获取补贴累计超过50万元。

构建算电协同市场机制,打通绿色价值传导链条。《行动方案》鼓励新建算力设施与可再生能源发电企业签订多年期绿色电力交易合同(PPA)。在全球范围内,PPA 是算力中心企业大规模采购可再生能源的主要措施。PPA合同双方通过约定固定电价,发电企业可以获得稳定的现金流,有利于可再生能源项目融资,数据中心企业可以提前锁定充足的绿电。2025年,亚马逊、微软、脸书和谷歌签订超过27.4吉瓦的绿电合同,以匹配其以算力中心为主的电力运营消耗。

《行动方案》支持算力中心参与电能量、辅助服务等多品种市场交易,为其灵活性价值变现提供了多元化渠道,提升了其参与系统调节的综合收益和市场积极性。《行动方案》前瞻性地提出推动绿色算力交易体系建设,未来随着全国一体化算力网和全国算力交易平台的建设,将形成类似电力交易的算力交易公共服务形态。更为深远的是,随着以Token为基本单元的人工智能服务价值度量体系的构建,绿电将通过算力转化为Token,形成“绿电-算力-Token-服务”的绿色数字经济价值传导链。 

《行动方案》以较大篇幅和首要位置,从算力和电力“安全、绿色、经济”三个维度提出了双向赋能、协同发展的举措,既着眼于破解当前算力爆发式增长带来的能源保障难题,又前瞻布局了变革性技术与市场化机制的长远发展路径。随着《行动方案》的深入实施,以能源安全供给为依托、以市场化机制为纽带、以绿色低碳为底色的算电协同新生态将加速成型,这不仅为人工智能产业的可持续发展筑牢能源基石,更将为我国在全球数字经济竞争中锻造绿色算力新优势、抢占能源转型制高点注入强劲动能。

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关键字:算电协同

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