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數據中心行業在能源轉型中將發揮重要作用

2020-07-29 10:30:56 來源:新華網

近十多年,我國數字經濟持續增長。2019年數字經濟對GDP增長的貢獻率達到67.7%,成為驅動我國經濟增長的核心力量。數據中心是集中儲存和處理數據的設施,是科技創新與技術應用的實體,是數字經濟發展的基石。網民數量與移動流量的迅猛增長,大數據與人工智能對數據存儲和計算的巨大需求,共同推動了我國數據中心規模化增長。數據中心用電負荷巨大,部分用電負荷具有時間和空間上的可控性。充分利用數據中心用電負荷特性,使數據中心從“黑色”能源的消費者,轉變為“綠色”可再生能源的產消者和驅動者大有可為。

數據中心數量與機架數量劇增,電力需求增長迅猛。截至2018年底,我國數據中心總量已超過40萬個,大型及以上數據中心的總機架數達204萬個。預計2020年和2025年,大型及以上數據中心機架數量將分別達到498萬和802萬個。數據中心數量及機架數量的大幅增加,將導致數據中心電力需求不斷增長。2018年我國數據中心用電總量為1,609億千瓦時,占全社會總用電量的2.35%。預計2020年用電總量將達2,023億千瓦時,占全社會用電總量的2.7%;2030年將突破4,000億千瓦時,占全社會用電總量的3.7%。

今年以來,突如其來的新冠肺炎疫情,使數字技術、數字產業和數字服務在經濟社會運行中的重要作用更加突出。快速發展的數字經濟在很大程度上對沖了新冠疫情的負面影響。分析表明,后疫情時代,人們的生產生活方式將發生深刻變化。數據中心建設既是已經啟動的大規模“新基建”計劃的重要內容,也將成為經濟長遠發展的重要支撐。可以預見,數據中心的數量將遠超原有的預測水平,數據中心能耗將爆發性增長。

數據中心應加大清潔低碳用電步伐,引領能源轉型。數據中心在使用電能的過程中,會產生大量污染物排放。2011年以來,國際互聯網行業通過投資建設可再生能源發電站、從可再生能源發電企業直接購電等方式,正逐步向“100%可再生能源(使用)目標”邁進。我國互聯網科技已處于世界領先地,但是該行業尚未形成大規模利用可再生能源電力的趨勢。2018年可再生能源電力在我國數據中心行業用電占比為23%,低于全社會26.5%可再生能源用電水平。我國數據中心行業應改變用能方式,加快清潔低碳用電步伐,應成為能源密集型行業能源轉型的典范。

由于我國分布式能源、微電網、局域電網接入大電網還存在諸多困難,加之我國電力市場建設滯后以及“綠色電力”交易剛剛起步,數據中心缺乏采購可再生能源的制度安排和商業渠道,因此,國際機構在估計我國數據中心的污染物排放時往往認定其主要使用了燃煤火電。據此測算,2018年我國數據中心火電使用量約為1,171.81億千瓦時,帶來了4,687噸煙塵,23,436噸二氧化硫,22,264噸氮氧化物以及9,855萬噸二氧化碳等污染物排放。

數據中心部分電力負荷的時空可控性,有利于促進可再生能源消納。數據中心工作負載具有時間上的靈活性。數據中心處理的信息數據,取決于用戶的網絡使用行為,具有較大的隨機性和不確定性。但是,數據中心中的批處理數據只要在規定時間內處理完畢即可,非實時任務可以適當轉移或者延遲處理。換言之,數據中心這些工作負載在時間上具有靈活性。與此同時,數據中心工作負載還具有空間上的靈活性。同一云服務提供商,可在多地擁有數據中心,各數據中心之間通過光纖等傳輸設備,實現異地數據和工作負載轉移。數據中心工作負載在時間和空間上的靈活性,反映在其用電特性方面就是電力負荷的時空可控性。從這種意義上講,數據中心能夠根據電力調度中心的需要,主動進行需求響應,乃至發揮“虛擬電廠”的功效。

數據中心用電負荷的時空可控性,為其促進我國西部風(光)電等間歇性可再生能源消納提供了重要條件。在我國,集中式風電、光伏發電等可再生能源多分布在西部,而互聯網、大數據、人工智能等產業多分布在東部。數據中心在時間維度上轉移負載,可以為電力系統提供調峰、調頻等服務等輔助服務;在空間維度上優化調控負荷,可以推進數據算力跨區域流通,實現“東數西算”,從而增加“西電東送”通道的可再生能源輸送能力。例如,如果對東部一個30兆瓦的數據中心的電力負荷進行時空調控,將其三分之一的批處理負載轉移至西部數據中心處理,就可以在西部地區可再生能源富余時段為其騰出的10兆瓦“西電東送”通道容量。

強化頂層設計,營造良好政策氛圍。一要提高認識。能源轉型是黨的十九大加快生態文明體制改革、建設美麗中國重大方略的具體要求,是履行《巴黎協定》中我國碳減排承諾的重要途徑。數據中心巨大能耗問題應引起高度關注,應提高對數據中心與能源轉型關系的認識。好的制度設計可以使數據中心這一耗能大戶由能源轉型的威脅者,變為能源轉型的推動者。二要堅持問題導向和目標導向,盡快建立有利于數據中心發揮作用的電力市場機制。應擴大可再生能源市場化交易機制試點,將數據中心納入其中;應深入探討數據中心參與電力市場輔助服務、跨省區能源優化和現貨交易等理論問題和市場規則問題;著手開展數據中心有效融入電力市場的示范應用工作。三要有效發揮政府作用。應將數據中心可再生能源使用與能耗總量和強度“雙控”目標掛鉤;應加強分布式能源、微電網、局域電網接入大電網的專項監管。【作者為華北電力大學經濟與管理學院 張素芳(教授 博士生導師);華北電力大學電氣與電子工程學院 王鵬(教授 博士生導師)】

[責任編輯:中國電力工業網]
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