易鹏:平衡电力与算力输送格局助力新质生产力发展
资源作为一个国家和地区社会经济发展的最重要的部分,如何充分高效的利用资源创造最大化社会效益与经济效益,是我们需要不断深入研究的课题。多年来,盘古智库在不同领域深入调研和研究,提出多篇政策研究报告和政策建议,持续努力为国家寻找现代化成本最低的发展路径。
目前,我国对于数据中心和算力的需求快速增长,耗电量越来越大,提高数据中心的绿电使用率是必由之路。而这些算力需求多半产生在沿海发达地区,电力供给相对紧张,需要通过建设多条特高压输电线从其他地方输送电力以保证电力供应,时间成本和经济成本高昂。所以,我们提出“电力与算力协调输送”的概念,就是把电力输送和算力输送两者统筹考虑,在不能有效输送电力的地方优先输送算力,在能输送电力的地方合理配置算力送算渠道。总体来说,就是充分考虑高压线路建设与算力体系的战略性与民生性,把算力中心布局在低电价地区,让沿海的算力需求通过长距离光纤与算力中心连接,让数据多跑腿,让电力少输送,两者此消彼长,降低整体经济成本。
一方面,我国数据中心服务器总量在持续快速增加,极大的促进新质生产力的发展。根据工信部2022年6月底的数据,我国在用数据中心机架总规模超过590万标准机架,服务器规模近2000万台,随着AI、边缘计算需求的提升,超算、智算数据中心服务器数量每年将保持12.4%的年均复合增长率。数据中心单台服务器功率密度不断加大,目前,普通算力机柜功率密度8kW较多,未来随着人工智能模型训练推理等应用增加,多样化算力协同成为常态,单机柜主流功率密度将提高到12-15KW,超算、智算中心功率密度将提升至40kW以上。数据中心大型化规模化趋势直接导致耗电量大幅上升,一个超大型数据中心(以功率密度2.5kW为标准机架,机架规模10000以上的数据中心)每年的耗电量为亿度级别。2021年全国数据中心的耗电量超2100亿度;到2025年,我国的数据中心耗电量预计将增长至近4000亿度,占全社会用电的5%;随着智算中心规模的增加和服务器功率密度的增大,耗电量将持续增大,到2030年数据中心电力消耗将占社会电力消耗的10%-15%。面对这么大的电力需求,提高绿电的使用比例,是最经济且环保的选择。
需求与成本因素共同决定了数据中心的布局现状。目前我国大量数据中心主要集中在北上广深及其周边地区,因为这些城市数字经济发达,应用场景多。数据中心作为耗电大户,若以10年生命周期来计算,数据中心电费占比可达总成本的近60%,随着智算业务需求的增加,数据中心的耗电还将继续增加,电费成本在数据中心总成本的占比仍将继续提高。在东部电力资源短缺的城市大规模布局算力中心,需要建设高压输送线路送电以缓解电力紧张的局面,这一方面需要很高的建设成本,另一方将会加剧算力资源集聚在东部沿海城市,不利于“东数西算”工程的实施,也会对东西部经济协同发展产生不利影响。目前,在低电价地区建设数据中心成为趋势,可通过输送算力的方式替代一部分电力输送来降低整体经济成本,还可以起到算力资源向西部转移的引导目的。根据国家网信办《数字中国发展报告(2022年)》数据显示,西部省份新增的数据中心数量稳步提高,加之西部数据交易中心的设立,将进一步加快一些网络延时要求较低的业务向西部地区转移。
另一方面,我国绿电资源丰富的地区同样面临着新能源外送和就地消纳的双重压力。新能源外送看似比较简单直接,接入电网就能快速创收,但是长距离输电依赖全国的特高压网络建设,需要投资大,建设周期长,短期内跟不上新能源发电量的增长速度。而新能源本地消纳,需要通过各种手段快速提高区域内的总社会用电规模,在人口密集产业集中的地区相对容易,但对于产业基础相对薄弱的地区难度较大。现实中,我国新能源丰富的地区多集中在西部省份,城市规模和工业规模相对有限,不能有效消纳新能源,而招商引资又不如东部地区有优势,进而导致这些新能源富集地区产生的新能源电力只能选择通过电网送往东部沿海城市。找到一个合理的方式,增加本地绿电消纳,拉动产业升级,才是用好绿电资源的长久之计。建立绿色算力中心是西部新能源丰富地区新能源消纳的新路径,在政策上和理论上都是成熟可行的。2022年3月,东数西算工程开始实施,通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部数据传输到西部地区进行存储和计算处理,有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动,以解决东部地区土地资源紧张和电力成本高昂等问题。
把西部城市向东部沿海城市输送电力的模式转换成向东部沿海城市同时输送电力和输送算力的模式,从而达到既解决了东部电力、土地紧张等问题,同时又促进西部发展的目的。从成本端考虑,送“算”的成本要远低于送“电”的成本。建设送“算”的光缆通道成本非常低,即使包含各方的合理利润,地埋光缆每公里的价格仅在15万元左右。而建设送“电”的高压线路成本却异常高,尽管电网企业不曾公开有关其整体经济性的报告,不过,特高压工程供应商的相关财经资讯中曾透露出:特高压交流单条线路建造成本约180-250亿元,特高压直流单条线路建造成本约200-300亿元,按照平均单条1500公里计算,每公里成本也要超过1000万。且高压输电线的建设周期也更长,后期维护成本也高。目前,我国西北部新能源富集区绿电装机总量和发电量还在持续增加,现有输送通道已经捉襟见肘,地方消纳绿电价格非常低廉。我国需要做的是加大数据传输基础设施的投资,强化光纤网络建设,提高数据传输可靠性,降低数据传输费用,让数据“跑”的更加顺畅,让算力中心在绿电丰富地区的布局更放心。这样可以缓解高压输送通道紧张的现状,把腾出的高压电网建设指标和资源用在其他地区的电网建设上,更具有实际意义。
综合考虑,采用“电力算力双送”的发展思路可以在大幅度提高资源利用效率的同时解决多方面的问题,是我国发展新质生产力算力要素的最经济高效的道路。
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