AI的進步和算力的提升密不可分，電力則是算力的“燃料”。對于算力基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心來說，對電力的持續(xù)大量消耗將不可避免地導致溫室氣體進一步排放，加劇全球變暖。因此，算力、電力與綠色三者儼然構(gòu)成了數(shù)據(jù)中心的新“三元悖論”。

“在傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)與調(diào)度模式下，這一悖論曾近乎無解。”施耐德電氣高級副總裁、戰(zhàn)略與業(yè)務(wù)發(fā)展中國區(qū)負責人、商業(yè)價值研究院院長熊宜指出，“如今，算電協(xié)同是打破‘三元悖論’，引領(lǐng)數(shù)據(jù)中心邁向高效和綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑。”

AI時代數(shù)據(jù)中心之困：電能管理三大挑戰(zhàn)

本輪AI的迅猛發(fā)展，背后需要大規(guī)模算力基礎(chǔ)設(shè)施的投入。因此，數(shù)據(jù)中心在AI浪潮的推動下，用電規(guī)模上了一個數(shù)量級。

宏觀數(shù)據(jù)預(yù)測顯示，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，占全國總用電量5.3%。微觀層面，施耐德電氣商業(yè)價值研究院在《算電協(xié)同——數(shù)據(jù)中心的能源挑戰(zhàn)與應(yīng)對》洞察報告(簡稱“報告”)的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，近七成受訪企業(yè)的數(shù)據(jù)中心預(yù)計未來三年用電量年均增速將超過15%。

由此可見，AI競爭的下半場不只是“算法競賽”，更是“電力比拼”。但掌控電力并非易事，報告通過調(diào)研指出，隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模和數(shù)量的持續(xù)上升，在滿足電力需求的同時，也面臨著穩(wěn)定性、成本、綠色三重挑戰(zhàn)：

93%的受訪企業(yè)將供電穩(wěn)定性列為首要痛點。持續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)是保障數(shù)據(jù)中心正常運行的關(guān)鍵，任何一次電力中斷都可能導致數(shù)據(jù)丟失、業(yè)務(wù)停滯等嚴重后果。而智算中心負載波動、可再生能源接入的波動性、柴發(fā)備電環(huán)評限制等因素疊加是影響供電穩(wěn)定性的主要癥結(jié)。

85%的受訪企業(yè)坦言具有電力的成本壓力。報告數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)中心耗電量巨大，運營成本中，電費占據(jù)將近六成，遠超折舊(25%)、房租(8%)及人工費(4%)等，成為絕對主導項。如何在滿足用電需求的同時有效控制成本，成為數(shù)據(jù)中心管理者必須面對的挑戰(zhàn)。

77%的受訪企業(yè)面臨碳排放管理挑戰(zhàn)。2024年7月，國家發(fā)展改革委等部門印發(fā)的《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》中明確提出，要推動數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展，加快節(jié)能降碳改造和用能設(shè)備更新。報告調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當前仍有63%的受訪企業(yè)數(shù)據(jù)中心PUE在1.2以上。高PUE不僅帶來沉重的運營成本負擔、阻礙業(yè)務(wù)發(fā)展，還會導致碳排放增加，與全球可持續(xù)發(fā)展目標和日益嚴格的監(jiān)管要求形成沖突。

激發(fā)“靈活性”潛力：算電協(xié)同打造綠色數(shù)據(jù)中心

造成上述數(shù)據(jù)中心電能管理三大挑戰(zhàn)的一個重要原因是：電力側(cè)和算力側(cè)“各自為政”，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心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)中心對高效、綠色、可靠運行的需求。

隨著風電、光伏等新能源的快速崛起，“算電協(xié)同”正是打開數(shù)據(jù)中心綠色可持續(xù)發(fā)展的鑰匙——它不僅能夠有效解決數(shù)據(jù)中心的高耗能問題，還能顯著提升能源利用效率，通過深度融合算力與電力資源，實現(xiàn)了算電的高效協(xié)同與動態(tài)優(yōu)化配置。從而在算力、電力和綠色之間實現(xiàn)動態(tài)平衡，賦能數(shù)據(jù)中心由“電老虎”轉(zhuǎn)向“碳管家”。

算電協(xié)同的價值正在日益凸顯。《數(shù)據(jù)中心綠色低碳發(fā)展專項行動計劃》中提出，到2025年底，算力電力雙向協(xié)同機制初步形成，國家樞紐節(jié)點新建數(shù)據(jù)中心綠電占比超過80%。本次報告中也指出，算電協(xié)同不僅關(guān)乎企業(yè)降本增效，更是支撐國家“雙碳”戰(zhàn)略與算力基礎(chǔ)設(shè)施量級躍升的必然選擇。

為此，施耐德電氣商業(yè)價值研究院在報告中創(chuàng)新性提出“算電協(xié)同”三層架構(gòu)，即底層“電力供給基礎(chǔ)設(shè)施”，中層“算力負荷”和上層“算電協(xié)同機制”，自上而下實現(xiàn)算力資源和電力資源的深度融合，打造綠色數(shù)據(jù)中心：

底層-電力供給基礎(chǔ)設(shè)施：主要是針對智算負載突增突減的電能質(zhì)量治理和多種能源(風光等)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)。例如：施耐德電氣的EcoStruxure架構(gòu)能夠整合多種能源形式，實現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和高效管理。通過智能調(diào)度系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心可以實時監(jiān)測和調(diào)整能源使用，確保供電的穩(wěn)定性、可靠性和合理性。

中層-算力負荷：挖掘IT負載的靈活性調(diào)節(jié)空間，并以IT負載的變化確定非IT負載，去匹配用電信號。例如：施耐德電氣SmartCool末端空調(diào)節(jié)能解決方案助力某公司的數(shù)據(jù)中心節(jié)能改造，不僅幫助其實現(xiàn)了空調(diào)能耗下降15%，年度節(jié)省電費50萬元等經(jīng)濟收益，還大大提高了其運營效率。

上層-算電協(xié)同機制：建立算電雙向調(diào)節(jié)的決策框架，通過數(shù)據(jù)、算法和激勵機制的整合，構(gòu)建電力-算力聯(lián)合優(yōu)化模型，實現(xiàn)能源與算力的高效協(xié)同優(yōu)化。

施耐德電氣助力打造面向未來的數(shù)據(jù)中心

算電協(xié)同要求上層、中層和底層各個要素之間達到完美協(xié)調(diào)。然而，現(xiàn)實條件下，由于技術(shù)、經(jīng)濟和資源等多方面限制，實現(xiàn)真正的算電協(xié)同仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

因此，算電協(xié)同三層架構(gòu)能夠真正落地的核心在于“全要素協(xié)作”。算電協(xié)同不是簡單的資源疊加，而是全要素的有機聯(lián)動。其機制建設(shè)過程需要橫跨能源領(lǐng)域和算力領(lǐng)域，通過生態(tài)協(xié)同，打通數(shù)據(jù)壁壘，讓能源流和數(shù)據(jù)流無縫銜接。

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)對能源挑戰(zhàn)、推動算電協(xié)同理念落地。

算電協(xié)同的“雙人舞”才剛剛啟幕。可以想象，在不久的未來，“算電協(xié)同”將成為數(shù)據(jù)中心綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)運營的新范式。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，一同推動算電協(xié)同實踐規(guī)模化落地，為AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型注入強勁動力。