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2024年4月底，高盛發(fā)布了一篇名為AI datacenters and electrification to drive+c 40%_50%growth in electricity consumption的深度報告（以下簡稱“報告”），這份報告闡述了隨著人工智能、云計算等新興技術(shù)加速演進(jìn)，以智能計算為主的數(shù)據(jù)中心正迎來高速發(fā)展期。報告預(yù)測，到2033年，歐洲AI和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心新增用電需求將相當(dāng)于葡萄牙、希臘和荷蘭當(dāng)前的總電力消耗。放眼中國，作為全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎，數(shù)據(jù)中心能源消耗增長態(tài)勢更為迅猛。報告特別指出，未來AI和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的電力需求增長，將主要集中在兩類國家：一是擁有廉價、充足基礎(chǔ)電力資源的國家，如北歐、西班牙和法國;二是擁有大型金融服務(wù)和科技公司，且愿意出臺稅收優(yōu)惠等政策吸引數(shù)據(jù)中心的國家，如德國、英國和愛爾蘭。對比來看，中國在能源稟賦和產(chǎn)業(yè)政策上具備吸引數(shù)據(jù)中心投資的綜合優(yōu)勢。

高盛名為AI datacenters and electrification to drive +c 40%_50% growth in electricity consumption 的深度報告

智算中心能耗問題凸顯。報告指出，AI服務(wù)器的功耗是傳統(tǒng)服務(wù)器的10倍，一次ChatGPT查詢耗電量是傳統(tǒng)搜索的10倍。這意味著，隨著AI技術(shù)在金融、制造、交通等領(lǐng)域滲透加深，中國智算中心能源供給保障將面臨挑戰(zhàn)。

基于以上背景，我們對智算需求爆發(fā)背景下，中國數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的三個能源變革方向進(jìn)行簡單的探討

01 能源效率提升

報告顯示，2022年愛爾蘭數(shù)據(jù)中心耗電已占全國總量的18%，且過去7年增長了4倍。面對數(shù)據(jù)中心用電量"瘋狂"增長，歐盟提出到2030年，新建大型數(shù)據(jù)中心PUE降至1.3以下。

2022年愛爾蘭數(shù)據(jù)中心耗電

中國IDC圈分析

這張圖展示了未來十年(2023-2033年)歐洲電力需求的預(yù)期增長情況,分不同場景給出了估計值。從圖中可以看出,在基準(zhǔn)情景下,預(yù)計到2033年歐洲電力需求將比2023年累計增長約40%,年均復(fù)合增長率達(dá)到3.6%。造成需求增長的主要驅(qū)動因素包括電氣化、工業(yè)電力需求、電動汽車以及電力供暖等。

其中,電氣化(如電動交通工具、電力采暖等)和電動汽車推廣將貢獻(xiàn)最大的需求增量,工業(yè)用電需求增長次之。同時,各驅(qū)動因素對電力需求的影響程度也有所不同,如電氣化帶來的需求增長年均復(fù)合增長率高達(dá)11%,而能效的提升則在一定程度上抑制了需求的增長。可以預(yù)見,在各國持續(xù)推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型、電氣化進(jìn)程加速的背景下,未來電力需求仍有較大增長空間。

對比歐洲，中國工信部《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》明確，到2023年新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心PUE降至1.3以下。這意味著數(shù)據(jù)中心能源利用率需提升23%。要實現(xiàn)上述目標(biāo)，智算中心需從芯片、架構(gòu)、散熱、供電等各環(huán)節(jié)系統(tǒng)優(yōu)化。例如液冷技術(shù)可將制冷能耗降低50%以上;采用AI調(diào)度、負(fù)載預(yù)測等智能運維技術(shù)，可實現(xiàn)能耗再降10%。此外，國內(nèi)頭部企業(yè)正通過自研芯片、定制化服務(wù)器，從底層硬件和算法優(yōu)化能效。如阿里云研發(fā)的含光800芯片，較通用芯片功耗降低50%。綜合來看，軟硬件協(xié)同創(chuàng)新有望使智算中心PUE降至1.1，超額完成政策目標(biāo)。

02 能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

報告預(yù)測，歐洲2023-2033年將新增800吉瓦風(fēng)光裝機(jī)。可再生能源成本優(yōu)勢凸顯，風(fēng)光發(fā)電平準(zhǔn)化度電成本已低于火電。

歐洲2023-2033年將新增800吉瓦風(fēng)光裝機(jī)

中國IDC圈分析

該圖展示了歐盟27國一次能源消費結(jié)構(gòu)的變化情況,可以看出電力在一次能源中的占比從2000年的20%持續(xù)上升,2021年已達(dá)到28%,預(yù)計到2033年將進(jìn)一步提高到54%,成為主要的能源消費形式。

化石能源,尤其是煤炭和石油的消費占比則逐步下降,煤炭占比從2000年的近20%下降到2021年的12%,到2033年將降至4%以下;石油占比也從2000年的近40%降至2021年的36%,預(yù)計2033年僅占21%。天然氣占比基本保持穩(wěn)定?？稍偕茉?主要是風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿劝l(fā)電量將大幅提升,在一次能源中的占比由2021年的17%提高到2033年的28%。歐盟能源結(jié)構(gòu)的變化趨勢體現(xiàn)了各國大力發(fā)展清潔能源、淘汰化石能源的能源轉(zhuǎn)型決心。未來可再生能源發(fā)電量將持續(xù)快速增長,以電力為主的清潔低碳能源體系加速構(gòu)建。

在"30·60"雙碳目標(biāo)引領(lǐng)下，中國風(fēng)光發(fā)電也將迎來黃金十年。預(yù)計到2030年，中國風(fēng)電容量達(dá)到8億千瓦。面對新增電力消納壓力，智算中心大有可為。一方面，憑借負(fù)荷穩(wěn)定、可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢，數(shù)據(jù)中心可通過錯避峰用電，高效利用棄風(fēng)、棄光電量;另一方面，數(shù)據(jù)中心集中用能的特點，與大型風(fēng)光基地規(guī)模開發(fā)、集中送出相匹配。雙方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，不僅可實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供電低碳化，也有利于風(fēng)光消納，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

03 電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能化

據(jù)測算，歐洲電網(wǎng)平均年齡已超40年，急需升級改造。未來十年歐洲輸配電網(wǎng)絡(luò)投資將達(dá)8000億歐元，重點推進(jìn)智能電表、柔性互動等建設(shè)。中國電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施相對較新，報告指出中國電網(wǎng)平均年齡僅為15-20年，但隨著風(fēng)光等新能源大規(guī)模接入，中國的電網(wǎng)現(xiàn)代化進(jìn)程也在加快。

歐洲電網(wǎng)平均年齡已超40年

中國IDC圈分析

該圖比較了全球不同地區(qū)電網(wǎng)的平均老化程度?？梢钥闯?歐洲電網(wǎng)年齡最大,平均在45-50年,遠(yuǎn)高于其他地區(qū),這意味著歐洲電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施總體上較為老舊,亟需升級改造。北美電網(wǎng)平均年齡次之,為35-40年。拉美、亞太其他地區(qū)電網(wǎng)年齡在25-30年。非洲、東南亞、中東地區(qū)電網(wǎng)相對較新,平均年齡為20-25年。

中國電網(wǎng)平均年齡最小,僅為15-20年,反映出中國電力基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較晚,但發(fā)展速度較快。一個地區(qū)電網(wǎng)平均年齡越大,往往意味著電力系統(tǒng)效率較低,并且面臨設(shè)備老化失修的風(fēng)險,需要投入更多資源進(jìn)行維護(hù)和升級換代。

通過抽象、賦能，智慧電網(wǎng)將全面賦能數(shù)據(jù)中心靈活高效用能。首先，數(shù)字孿生、VR仿真等新技術(shù)應(yīng)用，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心選址優(yōu)化，提升電網(wǎng)接入便利性;其次，AI調(diào)度、需求響應(yīng)等手段，可突破電網(wǎng)調(diào)峰限制，幫助數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)錯避峰用電;再次，區(qū)塊鏈、能源互聯(lián)網(wǎng)等探索，可促進(jìn)數(shù)據(jù)中心參與分布式電力交易，構(gòu)建源網(wǎng)荷多元協(xié)同的新生態(tài)。

可以預(yù)見，隨著新型電力系統(tǒng)加快構(gòu)建，數(shù)據(jù)中心作為靈活負(fù)荷的價值將不斷凸顯，其參與電力市場化改革的廣度和深度值得期待。

綜上所述，智算爆發(fā)正重塑數(shù)據(jù)中心能源版圖。技術(shù)創(chuàng)新、能源轉(zhuǎn)型、電網(wǎng)智能化三大變革方向，將共同助推數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)邁向綠色、低碳、高效發(fā)展的新階段。這一轉(zhuǎn)型過程需要產(chǎn)業(yè)鏈各方協(xié)同發(fā)力，在體制機(jī)制創(chuàng)新上先行先試，探索符合我國國情的能源數(shù)字化發(fā)展新路徑。唯有如此，數(shù)據(jù)中心才能成為構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要支點，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)注入源源不斷的綠色算力。

為進(jìn)一步推動智算產(chǎn)業(yè)的生態(tài)構(gòu)建與合作，中國IDC圈將于2024年6月18日在深圳舉辦“中國智算生態(tài)發(fā)展大會”，大會將邀請院士專家、政府主管部門、大模型企業(yè)、智能算力供應(yīng)商、云廠商、電信運營商以及芯片企業(yè)、服務(wù)器企業(yè)的專業(yè)人士參與，共促產(chǎn)業(yè)鏈上下游交流與共贏。大會官網(wǎng)地址：http://www.kdwc.cn/Special/2024CICEDC/

中國智算生態(tài)發(fā)展大會